Predstavte si, že dnes máte predpovedať počasie na... no napríklad na 8. augusta pre oblasť... no dajme tomu Podunajskej nížiny. Samozrejme, v tak dlhom predstihu sa žiadna relevantná predpoveď nedá vedeckými metódami vypracovať. Ale dá sa zo skúseností a prípadne zo starších záznamov odhadnúť, ako by vo vrcholiacom lete na nížinnom juhu Slovenska mohlo byť. Sneh určite padať nebude. Skôr bude veľmi teplo, asi tak 27 až 29 stupňov. V pokročilom horúcom lete nebýva celý deň úplne jasno, takže na oblohu prihodíme nejaký ten oblak, prípadne k večeru búrku z tepla. Klasika. Pravdepodobnosť úspešnej predpovede je vysoká. Ak predpovedí urobíte viac, aj pre prípad chladnejšieho, alebo naopak horúceho tropického dňa, jedna z nich – pokiaľ výnimočne nebudú tragače padať – vyjde.

Prečo tento úvodný, nič nehovoriaci „blábol“? Prirovnanie ma napadlo pri tlačovej správe z NASA, zverejnenej pred pár dňami. Jej obsahom je ďalšia predpoveď pre práve, len veľmi pozvoľna sa rozbiehajúci 24. cyklus slnečnej aktivity. Ťažko spočítať, koľká v poradí (podrobnejšie o predchádzajúcich predpovediach sa dočítate  v tomto článku – celý ďalší text naň voľne nadväzuje).

Podľa tejto prognózy súčasný cyklus dosiahne svoje maximum v roku 2013 s číslom slnečných škvŕn okolo 90 a bude teda najslabším za posledných vyše 80 rokov. Mal by sa podobať 16. cyklu, ktorý kulminoval v rokoch 1928 a 29 s maximálnym mesačným priemerným číslom slnečných škvŕn 105. Pred troma rokmi tá istá predpoveď znela: 24. slnečný cyklus bude tým najintenzívnejším za uplynulých 50 rokov. Maximum dosiahne niekedy na prelome rokov 2010 a 2011 s číslom slnečných škvŕn 160. Za tri roky sa tak veštba postupne menila z maximálneho cyklu na minimálny, kulminácia sa presunula z roku 2010 na rok 2013. Spôsobilo to samotné Slnko, ktoré je aktívne, či teraz skôr neaktívne podľa „svojich“ a nie našich predstáv. Našťastie.

Zvětšit obrázek	Zvětšit obrázek	Spustiť animáciu
Prvá predpoveď z marca roku 2006	Zatiaľ posledná predpoveď z mája tohto roka	Ako sa predpovede menili – animácia. Zdroj: Wikimedia

Zvětšit obrázek

Jeden zo základných mechanizmov slnečného dynama, ktoré generuje slnečné škvrny a cyklické zmeny slnečnej aktivity: rýchlejšia rotácia vrstiev okolo rovníka spôsobuje „navíjanie“ siločiar uväznených v ionizovanom plyne (v plazme). Ak dôjde vplyvom ďalších mechanizmov k vytvoreniu slučky, objaví sa magneticky bipolárna slnečná škvrna a masy ionizovaného plynu začnú prúdiť pozdĺž oblúku siločiar zo slnečnej fotosféry smerom von do priestoru a zas naspäť. Ak sa obe ramená slučky prepoja, uvoľní sa obrovské množstvo energie spolu s gigantickým oblakom plazmy - dochádza k slnečnej erupcii. Keď oblak zasiahne Zem, spôsobí geomagnetickú búrku.

Správu z 8. mája 2009 s najčerstvejšou predpoveďou charakteru začínajúceho sa slnečného cyklu uvádza stránka amerického Národného úradu pre oceánický a atmosférický výskum (National Oceanic and Atmospheric Administration; skr. NOAA) slovami:
„The Solar Cycle 24 Prediction Panel has reached a consensus decision ... The panel has decided that the next solar cycle will be below average in intensity...“ 
V preklade: Výbor („panel“) pre prognózy 24. slnečného cyklu dospel k súhlasnému rozhodnutiu... Výbor sa uzniesol na tom, že ďalší (ale vlastne tento) slnečný cyklus bude z hľadiska intenzity podpriemerný...
Nepripomína Vám to iný, tiež veštecký „panel“?

Keby ste mali, len zo základných poznatkov a známeho grafu intenzity slnečnej aktivity počas predchádzajúcich cyklov urobiť laickú predpoveď pre cyklus nastávajúci, „strafili“ by ste sa do hraníc rozptylu profesionálnych proroctiev? Nepochybne.

„Ukazuje sa, že žiadny z našich modelov nebol úplne správny“ priznáva Dean Pesnell z Goddardovho vesmírneho leteckého centra NASA, ktorý v prognózujúcom výbore šéfuje skupine zástupcov NASA. „Slnko sa správa veľmi neočakávane a veľmi zaujímavo.“

Problém predpovedí slnečnej aktivity netkvie v tom, že by vedci nepoznali základné mechanizmy, ktoré ju majú na svedomí. Slnko nerotuje ako homogénna plynná guľa, ale vrstvy okolo jeho rovníka sa pohybujú rýchlejšie než vrstvy pri póloch. Rozdiel pri jednej otočke je asi 11 dní. Táto diferenciálna rotácia vodivej ionizovanej plazmy v magnetickom poli Slnka, vertikálne konvektívne prúdenie plazmy a jej horizontálne prúdenie v smere poludníkov od solárneho rovníka k pólom, tlak žiarenia vznikajúceho pri jadrovej syntéze – to sú hlavné komponenty hnacieho motora slnečnej aktivity, ktorý sa nazýva slnečné dynamo. Nepracuje však ako naštartovaný stroj, ktorého činnosť vieme predvídať, lebo do detailov poznáme všetky diely, ich funkčnosť a vzájomné prepojenie. 

Fyzikálno-matematické modely solárneho magnetického dynama sú príliš zložité. Aj keby sme boli schopní riešiť sústavy príslušných magnetohydrodynamických rovníc pre štvordimenzionálny priestor (3D + čas), bude problém stanoviť dostatočne presné okrajové podmienky, aby model opisoval reálny stav a generoval vierohodné predpovede. A už vôbec nebudeme schopní do modelu zakomponovať chaotické procesy a ich kombinácie. Preto okrem veľmi zjednodušených počítačových modelov sa vedci opierajú o analýzy doterajších pozorovaní a meraní, hľadajú v nich možné súvislosti. Nielen na Slnku, ale aj v magnetickom poli Zeme. Trpkou pravdou však ostáva, že aj keď na prognózy slnečnej aktivity vznikol špeciálny výbor, či panel, dôveryhodne ju v súčasnosti predpovedať nedokážeme.

Zvětšit obrázek

Mesačné priemery čísla slnečných škvŕn odhaľujú cykly slnečnej aktivity s priemernou periodicitou 11 rokov.

Ak sa zahľadíte na graf predchádzajúcich cyklov a budete v ňom hľadať zdanlivé súvislosti, možno si tiež poviete, že po dlhšom a výraznejšom minime zväčša nastalo aj menej výrazné maximum. Napokon aj celkový trend vrcholov posledných cyklov naznačuje pokles. Najväčšia aktivita Slnka sa dá očakávať tak za 5 – 6 rokov od začiatku cyklu, čo vrátane tohto roku vychádza na rok 2013 - 2014. A vlastná laická predpoveď je na svete. Nakoľko jej môžeme veriť? Asi natoľko, ako predpovedi počasia na 8. 8. pre Podunajskú nížinu. Nakoľko môžeme veriť predpovedi z dielne NASA? Asi tak isto. Je však pravdepodobnejšia, než predpovede v rokov 2006 a 2007, ktoré boli naozaj „odvážne“. Navyše vychádzali z analýzy charakteru porušenosti geomagnetického poľa počas predchádzajúceho(!), 23. cyklu slnečnej aktivity.

Takže predpoveď máme, aj keď jej presnosť je vo hviezdach... vlastne v Slnku. Má však zmysel verejnosti predkladať niekoľko krát do roka dlhodobé prognózy vývoja slnečnej aktivity? Najmä ak sa radikálne menia, hoci na samotných údajoch, z ktorých vychádzajú sa nemení nič? Len si Slnko "neplánovane" predlžuje dovolenku? Asi nemá. Nič totiž z takýchto predpovedí nevyplýva. Ani vtedy nie, ak NASA takmer každú správu prikorení aspoň jedným z týchto varovaní: 
a/ pred následkami slnečných erupcií, ktoré sú zdrojom geomagnetických búrok. Tie zasa môžu spôsobiť výpadky elektrických sietí, poškodenie elektrických rozvodov  a telekomunikačných spojení, zlyhanie systémov GPS.
b/  pred rizikom ochladenia klímy, ak sa Slnko dlhodobo neprebudí do aktivity. Hlavným argumentom je takzvaná malá doba ľadová (1645 až 1715) počas Maunderovho minima s extrémne nízkym počtom pozorovaných škvŕn. Záver článku na osel.cz podrobnejšie uvádza, že ide o rekonštrukciu zo starších a neúplných písomných záznamov, a nie výsledok systematického merania.

Zvětšit obrázek

Pri slnečnej erupcii sa zo Slnka uvoľní obrovský mrak ionizovaných častíc (prevažne protónov a elektrónov), letiaci medzihviezdnym priestorom rýchlosťou asi 300 až 700 km za sekundu.

Správa zo stránky Science NASA oprášila obe varovania. Prvé obohatila o najnovší finančne vyčíslený katastrofický scenár: Ak by silná slnečná erupcia spôsobila takú geomagnetickú búrku, aká bola v roku 1859, potom by len USA odstraňovanie škôd vyšlo na 1 až 2 miliardy dolárov. 

Pri erupcii sa zo Slnka do priestoru uvoľní oblak slnečnej plazmy – ionizovaných častíc, najmä protónov a elektrónov. Ak zasiahne Zem, prúdy rýchlo letiacich nabitých iónov interagujú s planetárnym magnetickým poľom, vznikajú mnohé zaujímavé javy, z ktorý je medzi ľuďmi známa najmä polárna žiara. Tá však je len následkom zrážok rýchlych častíc s molekulami atmosférických plynov, v ktorých dochádza k excitácii atómov. Pri ich návrate do pôvodného energetického stavu sa vyžiari fotón – kvantum svetla, ktorého vlnová dĺžka odpovedá typickým farbám polárnych žiarí - červená a zelená pre kyslík, ružová, prípadne modrá až fialová pre dusík. No iné, neviditeľné javy s hodnotami magnetického poľa naozaj zahúpajú. Letiaci oblak ionizovaných častíc deformuje tvar zemskej magnetosféry, v horných vrstvách atmosféry – v ionosfére sa vytvárajú obrovské prúdové systémy. 

Zvětšit obrázek

Zložky geomagnetického poľa. Jedna z možností, ako merať magnetické pole Zeme je určiť jeho intenzitu v ortogonálnej sústave súradníc – v osi X smerom k magnetickému pólu, v kolmej, na východ smerujúcej zložke Y a v osi Z, smerujúcej do Zeme. Geomagnetická búrka spôsobí najväčšiu zmenu v horizontálnej osi X, preto sú dlhé vodiče vedené v smere poludníkov indukciou ohrozené viac, ako v smere rovnobežiek.

Porucha trvá niekoľko hodín a aj keď slovo búrka znie hrozivo, hodnoty poľa na povrchu planéty sa zmenia len o desiatky a stovky nanoTesla (miliardtin Tesla). Nameraná zmena závisí od zemepisnej šírky, smerom k magnetickým pólom narastá nielen intenzita geomagnetického poľa, ale aj miera jeho porúch, ktoré spôsobil intenzívnejší slnečný vietor. Pokiaľ sa človek nenachádza niekde na obežnej dráhe, nepredstavujú pre neho tieto výkyvy žiadnu hrozbu. Bežne si v reálnom živote vyrábame väčšie magnetické anomálie. To, čo je na Zemi najohrozenejšie sú dlhé rozvodné siete. Na stovky až tisíce kilometrov dlhých vodičoch (nielen drôtoch, ale aj potrubiach) sa následkom celoplanetárne pomerne rýchlo (v priebehu minút) sa meniaceho magnetického poľa indukuje napätie. Čím je vodič najmä v poludníkovom smere dlhší, tým je vystavený väčšiemu rozdielu magnetickej indukcie, takže sa aj pri relatívne malých, ale celoplošných rýchlych zmenách na ňom naindukuje väčší elektrický potenciál. To nemusia vydržať transformátory. Preto sú ohrozené dlhé elektrické rozvody v USA, ale najmä v severnejšej Kanade, kde pri doposiaľ najväčších geomagnetických búrkach dochádzalo k poškodeniam sietí a k výpadkom dodávok elektrického prúdu. Elektrické siete sa však modernizujú tak, aby ich obsluha dokázala predísť prípadnému ohrozeniu a napätie v hlavných rozvodoch je pod neustálym monitoringom. Vyriešiť bezpečnú ochranu pred následkami zvýšenej indukcie  by (najmä pre USA a Kanadu) nemal byť v súčasnosti problém.

To, čo však vyriešime ťažšie a čo sa nás, v našich v končinách Európy možno týka viac, sú následky obrovských porúch v ionosfére. Ohrozujú rádiové spojenie, siete GPS, či navigačné a komunikačné letecké systémy. Pre všetky tieto prípady, vrátane spomínaného ohrozenia elektrických a telefónnych sietí, majú význam krátkodobé predpovede, viazané na družicové pozorovania slnečnej aktivity v reálnom čase. Sú aktuálne, reálne a dnes už v rámci 24 hodín dostatočne presné. Na obežnej dráhe je niekoľko družíc (SOHO, STEREO, HINODE, ACE) neustále monitorujúcich deje na Slnku. Po erupcii trvá niekoľko hodín, než ionizovaný oblak slnečnej hmoty zasiahne Zem. To poskytuje čas pre varovanie a bezpečnostné opatrenia. Žiadne dlhodobé predpovede nemôžu určiť, kedy a kde nastane na Slnku extrémne veľká erupcia. Taká, že výron koronárnej hmoty v medziplanetárnom priestore zasiahne práve Zem. To sa totiž nestáva vždy. 

Zvětšit obrázek

Ako sa v meraniach geomagnetického poľa prejaví geomagnetická búrka? Grafy zo zdrojov medzinárodnej siete Intermagnet sú záznamom z Geomagnetického observatória GFÚ SAV v Hurbanove z obdobia október – začiatok novembra 2003. Na zázname je vidieť, ako s magnetickým poľom „zacvičila“ silná slnečná erupcia z 28. 10. 2003, ktorá sa na Zemi prejavila o deň neskôr intenzívnou geomagnetickou búrkou. Polárnu žiaru sme videli až v strednej Európe. Napriek tomu zmena na horizontálnej, k severu smerujúcej zložke (X) nepresiahla 150 nT. Zmeny na ostatných zložkách poľa sú podstatne slabšie. Horný riadok predstavuje indexy porušenosti geomagnetického poľa.

Za posledných 33 rokov je poradie najväčších erupcií, zaregistrovaných na Slnku takéto:  a) 4. 11. 2003, b) 2. 4. 2001, c) 16. 8. 1989 d) 28. 10. 2003, e) 7. 9. 2005
V histórii zaznamenaných geomagnetických búrok je poradie na prvých piatich miestach v rebríčku ich intenzity takéto:  a) 2. 9. 1859, b) 14-15. 5. 1921, c) 13. 3. 1989, d) 20. 11. 2003 e) 30. 10. 2003. 
Aj keď oba top-rebríčky mapujú iné časové obdobie, je z ich porovnania zjavné, že len jedna z uvedených erupcií (z 28. 10. 2003) spôsobila aj naozaj extrémnu geomagnetickú búrku (30. 10. 2003). Účinky tej najsilnejšej erupcie nás jednoducho vo vesmírnom priestore minuli. 

Uvedené tri posledné geomagnetické búrky sa udiali počas života súčasných dospelejších generácií. Takže sami vieme, že väčšina ľudí netušila, že sa v nejakej geomagnetickej búrke nachádzajú. Koncom októbra 2003 (30. 10.) sme sa aj my stredoeurópania mohli kochať zvláštnou krásou polárnej žiary. Tak intenzívna geomagnetická búrka vtedy zasiahla Zem. Kto si to okrem zopár geofyzikov a astronómov dnes už pamätá? Väčšina ľudí skôr zaeviduje poplašné varovania, bez rozmyslu preberané z amerických zdrojov. Nehovoria nič okrem známeho faktu, že niekedy sa na Zemi udeje silná geomagnetická búrka.

Samozrejme, že mechanizmy, ktoré poháňajú slnečnú aktivitu je nevyhnutné sledovať, študovať, modelovať. Je to zaujímavé, zložité a potrebné zároveň. Kontraproduktívna je medializácia pokusu o predpoveď ako faktu. V médiách sa to objaví ako správa typu: Americkí vedci varujú pred silnými geomagnetickými búrkami počas nastávajúceho extrémneho cyklu...alebo (často zároveň) – Slnko je príliš pokojné, hrozí nám ochladenie?  A podobne. To už nie je veda. To je dezinterpretácia.

Mystici varujú pred apokalyptickým rokom 2012. Je to síce nezmysel, ale majú to v náplni svojho svetonázoru. Vedci tiež pomaly prichádzajú na to, že si ich médiá a možno i grantové komisie všímajú viac, ak vyrukujú s nejakým varovaním. A tak sa nám varujúce, znepokojujúce až katastrofické scenáre kopia a my voči nim budeme čoraz ľahostajnejší, pretože si na ne jednoducho zvykneme.

Na druhej strane na vedcov spoločnosť vytvára tlak otázkou – a k čomu je to dobré?  Niekedy k ničomu inému, len k číremu poznaniu. Schopnosť a prirodzená snaha poznať, vedieť a pochopiť je výnimočnou ľudskou danosťou. Veda je nástrojom. Čím vieme viac, tým unikátnejším. Bez ohľadu na to, či sa jej výsledky dajú v praxi viac, alebo menej zužitkovať. Tajomstvo poznania nás zaujíma. 

Pred rokom NASA na Google Earth umožnila prístup k 4 dimenzionálnemu „živému“ modelu stavu zemskej ionosféry:

Video o histórii a budúcnosti následkov extrémnej geomagnetickej búrky. Žiaľ je typicky americké, viac varuje, než vysvetľuje...

Výskum Slnka a vzťahov Slnko – Zem japonskou družicou Hinode:

Zdroje: stránka SCIENCE NASA , Dr. Jeff Masters" WunderBlog , SpaceWeather , Intermagnet , Wikipedia