Coronale massa-ejectie van 27 februari 2000. Een schijf wordt gebruikt om het licht van de zon te blokkeren. De witte cirkel geeft het oppervlak van de zon aan. Beeld via SOHO.
Oom de zoveel tijd barst de zon, met de kracht van 20 miljoen atoombommen. Deze hikjes staan bekend als coronale massa-ejecties of CME’s. Het zijn krachtige uitbarstingen nabij het oppervlak van de zon, aangedreven door knikken in het magnetische veld van de zon. De resulterende schokken golven door het zonnestelsel en kunnen satellieten en elektriciteitsnetwerken op aarde onderbreken.
Tijdens een CME worden enorme bellen oververhit gas – plasma genoemd – uit de zon geslingerd. In de loop van enkele uren wordt een miljard ton materiaal van het oppervlak van de zon opgetild en versneld tot snelheden van een miljoen mijl per uur (1,6 miljoen kilometer per uur). Dit kan verschillende keren per dag gebeuren wanneer de zon het meest actief is. Tijdens de rustigere perioden komen CME’s slechts eens in de vijf dagen voor.
Zie de zon nu, via NASA’s Solar Dynamics Observatory
De onderliggende oorzaak van CME’s wordt niet goed begrepen. Astronomen zijn het er echter over eens dat het magnetische veld van de zon een belangrijke rol speelt. Omdat de zon een vloeistof is, heeft turbulentie de neiging om het magnetisch veld in complexe kronkels te verdraaien. Als je het veld te veel verdraait, knikt het, net als een telefoonsnoer of een speelgoed Slinky. Deze knik in het magnetisch veld kan enorme hoeveelheden plasma de ruimte in stuwen.
Het plasma zelf is een wolk van protonen en elektronen die door de zonnewind wordt meegevoerd. Met een snelheid van 1,6 miljoen km per uur kan de plasmawolk in slechts enkele dagen de afstand van 150 miljoen km naar de aarde overbruggen.
Een straaljager die zo snel vliegt, brengt je in 18 seconden van Los Angeles naar New York.
De maankalenders van EarthSky zijn weer op voorraad! We zijn gegarandeerd uitverkocht – koop er een nu het nog kan. Is ook een geweldig cadeau!
Omdat CME’s van de zon in alle richtingen worden geblazen, komen de meeste niet in de buurt van de aarde. Maar zo nu en dan is er een uitbarsting die recht op ons gericht is. Als de plasmawolk onze planeet raakt, volgt er een geomagnetische storm. De schokgolf van geladen deeltjes drukt het magnetische veld aan de dagzijde van de aarde samen, terwijl de nachtzijde wordt uitgerekt. Als een langgerekt elastiekje knapt het aardmagnetisch veld uiteindelijk terug met evenveel energie als een bliksemschicht.
De video hieronder toont de deeltjesstroom rond de aarde als zonne-ejecta die gepaard gaat met een coronale massa-ejectie:
De aanval van geladen deeltjes en de tijdelijke herstructurering van het aardmagnetisch veld heeft waarneembare effecten. Poollichten, die gewoonlijk alleen nabij de polen te zien zijn, kunnen zich naar lagere breedtegraden verplaatsen en helderder worden. De verstoring van het magnetisch veld kan de aarde ook blootstellen aan dodelijke kosmische straling. De atmosfeer biedt nog steeds voldoende bescherming voor iedereen op de grond. Maar astronauten in de ruimte kunnen dodelijke doses straling ontvangen. Tijdens een zonnestorm in 1989 ontvingen kosmonauten aan boord van het ruimtestation Mir in slechts enkele uren hun maximale jaarlijkse stralingsdosis!
Het echte gevaar op de lange termijn komt van het effect van de storm op de technologie. De vlaag van magnetische activiteit en geïnduceerde elektrische stromen kan elektriciteitsnetwerken, satellieten, communicatienetwerken, kortom alles wat elektriciteit gebruikt, ernstig ontregelen. Toen de zon een CME op ons richtte in 1989, stortte de resulterende storm het Hydro-Québec elektriciteitsnet in. Zes miljoen mensen zaten negen uur lang zonder stroom.
Maar de storm van 1989 is niets vergeleken met de geomagnetische storm van 1859. Deze staat bekend als de Carrington Event, naar de amateur-astronoom Richard Carrington, die de vlammen waarnam die de storm veroorzaakten, en was de krachtigste geomagnetische storm ooit gemeten. Tot in het zuiden van Hawaii en het Caribisch gebied werden poollichtjes waargenomen. Getuigen op hogere breedtegraden meldden dat ze kranten konden lezen door het licht van het poollicht alleen. Telegrafenetwerken over de hele wereld vielen catastrofaal uit; operatoren kregen schokken en telegraafpapier vloog in brand.
Een herhaling van de Carrington-gebeurtenis in de veel meer onderling verbonden wereld van vandaag zou verwoestend zijn. Door cascadestoringen zouden miljoenen mensen binnen enkele minuten zonder stroom komen te zitten. Communicatienetwerken zouden uitvallen en GPS-satellieten, waarvan het hele luchtverkeerssysteem afhankelijk is, zouden uitvallen.
Een herhaling van 1859 zou werkelijk catastrofaal kunnen zijn!
Het is duidelijk dat we niet verrast willen worden door een krachtige CME op aarde. Daarom bestuderen astronomen de zon. Het is niet alleen leuk om te ontdekken hoe sterren werken, maar een beter begrip van de zonneactiviteit kan ons ook helpen ons beter voor te bereiden. Als we maar een paar uur van tevoren op de hoogte zijn van een dreigende CME, kunnen we essentiële diensten veilig afsluiten en beschermen. Verstoringen kunnen dan slechts een paar uur duren, in plaats van de dagen, weken en maanden die anders zouden kunnen optreden.
CME’s herinneren ons er weer eens aan hoe kwetsbaar ons bleke blauwe stipje is terwijl het rond de zon raast.
Op 31 augustus 2012 zag het Solar Dynamics Observatory de zon stromen plasma de ruimte in schieten met een snelheid van bijna 1400 km per seconde. Beeld via NASA/GSFC/SDO.
Bodemlijn: Coronale massa-ejecties – ook bekend als CME’s – zijn krachtige uitbarstingen op het oppervlak van de zon. Veroorzaakt door instabiliteit in het magnetisch veld van de zon, kunnen ze een miljard ton oververhit gas de ruimte in sturen. De meeste drijven onschadelijk door het zonnestelsel, maar af en toe wordt er een op de aarde gericht. Als dat gebeurt, kan de magnetische storm die daardoor ontstaat, elektrische systemen ernstig verstoren en schitterende noorderlichten veroorzaken.
Watch: 25 jaar zonneactiviteit
Chris Crockett haalde zijn Ph.D. in astronomie van UCLA in 2011 en werkte bij Lowell Observatory en het U.S. Naval Observatory. Hij realiseerde zich toen dat hij het leuker vond om over astronomie te praten dan om het daadwerkelijk te doen. Nadat hij in 2013 een Mass Media Fellowship kreeg van de American Association for the Advancement of Science, schreef hij een zomer voor Scientific American en werd hij van 2014 tot 2017 astronomisch medewerker van Science News. Tegenwoordig is hij freelancer en richt hij zich op verhalen over astronomie, planetaire wetenschap en natuurkunde. Zijn werk is verschenen in Science News, Scientific American, Smithsonian Magazine, Knowable, Sky & Telescope, en het online tijdschrift Physics van de American Physical Society.