Het begint met een breuk in het magnetische veld van de zon. Vervolgens laait binnen enkele seconden een gebied nabij een zonnevlekkengroep op met een verblindende intensiteit. Dit is een zonnevlam, een plotselinge uitbarsting van energie die de zonnecorona verandert van een stille plasmasoep in een gewelddadige explosie. De gebeurtenis vervaagt ook niet zachtjes. Het kan uren duren voordat het uiteindelijk afneemt.
Wanneer deze fakkels optreden, schijnen ze niet alleen. Ze schieten. Hoogenergetische deeltjes. Elektronenstromen. Harde röntgenfoto’s. Radio-uitbarstingen. Het wordt allemaal de ruimte in geslingerd. Als de uitbarsting sterk genoeg is, ontstaat er een schokgolf die door het interplanetaire medium golft. Zie het als een sonische dreun, maar dan in het vacuüm van de ruimte, met snelheden die de aarde in dagen in plaats van minuten kunnen bereiken.
De superhete wolk
De actie vindt plaats boven het zichtbare oppervlak van de zon, in de corona. Maar de energie blijft daar niet. Het stort zich in het onderliggende oppervlak en veroorzaakt een reactie die een plasmawolk naar boven brengt die oververhit is tot ongeveer 100 miljoen Kelvin. Dat is ongeveer 180 miljoen graden Fahrenheit. Het is een ongelooflijk krachtige bron van röntgenstraling.
Niet elke vuurpijl zorgt voor dit soort show. Bij kleinere evenementen ontbreekt het volledige scala aan attributen. Ze zenden misschien een beetje licht en een paar deeltjes uit, maar ze veroorzaken zelden het soort verstoring dat voor ons belangrijk is. Er is ook een rare categorie die bekend staat als ‘vlekkeloze fakkels’. Deze komen voor zonder de gebruikelijke zonnevlekkenassociaties. In plaats daarvan zijn ze gebonden aan filamentuitbarstingen. Ze kunnen enorm zijn. Ze veroorzaken soms coronale massa-ejecties. Toch hebben ze de neiging de hoogenergetische deeltjes tegen te houden, waardoor ze minder direct gevaarlijk zijn in termen van straling, hoewel ze nog steeds een impact hebben op het ruimteweer.
Wanneer gebeuren er fakkels?
Je zult deze explosies niet elke dag zien. Fakkels zijn nauw verbonden met de 11-jarige cyclus van de zon. Ze verschijnen zelden tijdens het drie tot vier jaar durende zonnevlekkenminimum. Als de zon stil is, zijn de magnetische velden relatief stabiel. De fakkels hebben instabiliteit nodig.
De grootste uitbarstingen komen voor bij grote zonnevlekken. Dit zijn niet alleen donkere plekken. Het zijn gebieden met scherpe magnetische gradiënten en intense elektrische stromen. Die stromingen zijn de brandstof. Wanneer de magnetische veldlijnen breken en zich weer verbinden, komt de opgeslagen energie in één keer vrij. Het resultaat is een explosie die in röntgenstraling korte tijd de hele zon kan overtreffen.
Waarom het ertoe doet
Voor iedereen die op aarde leeft, is de uitbarsting zelf onschadelijk. De atmosfeer blokkeert de röntgenstraling. Maar de deeltjes en de schokgolf? Die zijn belangrijk. Als een grote uitbarsting een coronale massa-uitstoot onze kant op stuurt, kan deze ons magnetisch veld raken. Die interactie kan satellieten verstoren. Het kan de radiocommunicatie verstoren. Het kan zelfs elektriciteitsnetwerken beïnvloeden.
Als we begrijpen hoe zonnevlammen ontbranden, kunnen we deze gebeurtenissen voorspellen. Wij monitoren de zonnevlekken. We letten op de scherpe magnetische gradiënten. Als we een grote plek zien met hoge stroming, zetten we ons schrap. De zon kijkt altijd mee. We moeten er gewoon onze ogen op houden.
Waarom zonnevlammen ons twee keer hebben getroffen
We denken vaak aan de zon als een stabiele, geruststellende lichtbal. Maar verwijder de zichtbare gloed en je krijgt een gewelddadig, energiek beest. Röntgenvlammen schijnen niet alleen; ze overtreffen de hele ster in specifieke spectrale banden. De helderheid zit niet in het licht dat we met onze ogen zien. Het bevindt zich in het ultraviolette en röntgenspectrum, waar de energieniveaus zo hoog oplopen dat ze elektronen van atomen kunnen strippen en elektronica door elkaar kunnen gooien.
De timing van deze aanval maakt het lastig te voorspellen. Wanneer een zonnevlam uitbreekt, racen de röntgenfotonen en hoogenergetische deeltjes met bijna de snelheid van het licht door het vacuüm van de ruimte. Ze raakten vrijwel onmiddellijk de atmosfeer van de aarde. Dat is de eerste golf. Het ioniseert de bovenste atmosfeer en verstoort binnen enkele minuten hoogfrequente radiocommunicatie en GPS-signalen.
Maar de echte schade wacht in de coulissen.
De belangrijkste deeltjesflux – het grootste deel van de geladen deeltjes – beweegt niet zo snel. Het duurt een paar dagen om de reis te maken. Tegen de tijd dat deze deeltjes arriveren, hebben ze niet alleen maar straling meegebracht. Ze hebben magnetische chaos gebracht. Deze vertraagde instroom heeft een wisselwerking met de magnetosfeer van de aarde en veroorzaakt geomagnetische stormen die stromingen in elektriciteitsnetwerken kunnen veroorzaken en satellieten in een lage baan om de aarde kunnen bedreigen.
De eerste golf is onmiddellijk. De tweede golf is catastrofaal.
Het begrijpen van deze tweefasige impact is de reden waarom ruimteweersvoorspellingen belangrijk zijn. We kunnen niet alleen naar de vlam zelf kijken. We moeten de snelheid volgen van de coronale massa-ejectie die daarmee vaak gepaard gaat. De röntgenfoto’s vertellen ons dat er nu iets gebeurt. De deeltjes die drie dagen later arriveren, vertellen ons wat later gaat breken.
Dit is niet alleen academisch. Voor netbeheerders, luchtvaartmaatschappijen en iedereen die afhankelijk is van nauwkeurige satellietpositionering is dat driedaagse venster alles. Het is het verschil tussen een kleine hapering en een black-out.
