Słaba burza magnetyczna kontra silna burza

Ludzie często mówią o «burzy magnetycznej» tak, jakby to było zjawisko jednoznaczne: albo jest, albo go nie ma. W rzeczywistości burze geomagnetyczne występują w bardzo różnych rozmiarach. Zarówno słaba, jak i silna burza to zaburzenia pola magnetycznego Ziemi, lecz różnią się intensywnością, zasięgiem efektów, czasem trwania oraz tym, jak bardzo są zauważalne w codziennym życiu. Zrozumienie tej różnicy pozwala spokojniej czytać komunikaty i nie traktować każdej ostrzeżenia jako katastrofy.

Co decyduje o tym, czy burza jest słaba czy silna

Burza geomagnetyczna pojawia się, gdy porcja naładowanych cząstek i pole magnetyczne ze Słońca, zwykle wyrzut koronalny albo szybki strumień wiatru słonecznego, dociera do Ziemi i „porusza” jej pole magnetyczne. Różnica między słabą a silną burzą sprowadza się do tego, jak mocno uderza ten materiał słoneczny i jak bardzo rozbuja się pole magnetyczne.

Dwa główne czynniki to:

• ile energii napływa ze Słońca, przy czym słaby, skośny strumień daje niewielkie zakłócenie, a duży, szybki wyrzut skierowany prosto w Ziemię może wywołać potężną burzę,
• jak długo trwa zakłócenie, ponieważ najsilniejsze burze mogą utrzymywać się przez dzień lub dłużej, gdy kolejne fale materiału słonecznego przechodzą obok Ziemi.

Jak naukowcy mierzą siłę burzy

Do kwantyfikacji używa się indeksu Kp, liczby od 0 do 9, która podsumowuje stan zaburzenia globalnego pola magnetycznego w trzygodzinnych oknach. Spokój to Kp około 0 do 3, a oficjalna granica burzy zaczyna się przy Kp 5. Dodatkowo NOAA stosuje prostą skalę pięciostopniową G od G1 do G5, którą podają prognozy pogodowe:

• G1 to poziom drobny przy Kp 5,
• G2 to poziom umiarkowany przy Kp 6,
• G3 to poziom silny przy Kp 7,
• G4 to poziom poważny przy Kp 8,
• G5 to poziom ekstremalny przy Kp 9.

Skala G przypomina klasyfikacje huraganów czy trzęsień ziemi: ten sam typ zdarzenia, ale różne natężenie.

Słabe burze, czyli G1 do G2

Słabe burze są najczęstsze. NOAA szacuje około 1700 dni G1 i 600 dni G2 w typowym 11-letnim cyklu słonecznym, co daje setki dni z drobną aktywnością w każdym cyklu. Ich skutki są niewielkie:

• sieci energetyczne zwykle odczuwają drobne wahania, przy G2 mogą pojawić się alarmy w systemach wysokich szerokości,
• satelity są z reguły słabo dotknięte, choć operatorzy mogą wprowadzać drobne korekty,
• radio i nawigacja doświadczają jedynie słabego zaniku fal krótkich w pobliżu biegunów,
• zorze są widoczne głównie na wysokich szerokościach, na przykład w dalekiej północy Kanady czy Skandynawii.

Dla większości osób słaba burza przechodzi zupełnie niezauważona.

Silne burze, czyli G3 do G5

Silne burze są znacznie rzadsze i dużo bardziej energetyczne. W miarę wzrostu skali efekty rosną od ledwie zauważalnych do potencjalnie zakłócających technologię:

• przy G3 mogą wystąpić korekty napięcia w sieciach, zwiększa się opór atmosferyczny satelitów, a radio i nawigacja stają się niestabilne,
• przy G4 możliwe są powszechne problemy z kontrolą napięcia, zakłócenia w śledzeniu satelitów i zorzę w średnich szerokościach,
• przy G5 operatorzy sieci mogą napotkać poważne problemy ochrony urządzeń, satelity mogą doświadczać ładunków powierzchniowych, radio może być nieużywalne, a zorze pojawią się na nietypowo niskich szerokościach.

NOAA ocenia, że dni z poziomem G5 występują tylko kilka razy w pełnym cyklu słonecznym, co czyni je wydarzeniami wyjątkowymi.

Przykład: burza "Gannon" z maja 2024

Burza geomagnetyczna z 10 i 11 maja 2024, nazwana "Gannon", to dobry przykład silnej burzy. Kilka dużych wyrzutów koronalnych dotarło po sobie i podniosło aktywność do poziomu G5, co było pierwszym ekstremalnym zdarzeniem tej skali od około 2003 roku. Efekt był głównie wizualny, zorze pojawiły się bardzo daleko na południe, ale według NASA nie odnotowano katastrofalnych uszkodzeń. Dla naukowców to rzadka okazja obserwować ekstremalne zjawisko w bliskim otoczeniu Ziemi.

Wnioski

Słaba burza (G1 do G2) i silna burza (G3 do G5) to to samo zjawisko w różnym natężeniu. Skala Kp i skala G NOAA pozwalają odróżnić rutynową aktywność od rzadkich, potencjalnie zakłócających zdarzeń. Dane geomagnetyczne służą do informacji i nie zastępują porady medycznej. Jeśli doświadczasz uporczywych objawów, warto skonsultować się z lekarzem.

Źródła

• NOAA Space Weather Prediction Center — NOAA Space Weather Scales: https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation
• NOAA Space Weather Prediction Center — Geomagnetic Storms: https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/geomagnetic-storms
• NOAA Space Weather Prediction Center — Planetary K-index: https://www.swpc.noaa.gov/products/planetary-k-index
• NASA Science — What NASA Is Learning from the Biggest Geomagnetic Storm in 20 Years: https://science.nasa.gov/science-research/heliophysics/what-nasa-is-learning-from-the-biggest-geomagnetic-storm-in-20-years/
• NOAA SWPC — G5 Conditions Observed: https://www.swpc.noaa.gov/news/g5-conditions-observed