Turbūt didžioji dalis Lietuvos praėjusį savaitgalį stebėjo šiaurės pašvaistes - jei ne galingąją penktadienį, tai silpnesnę, bet vis dar žavią šeštadienio naktį. Apie šį reginį yra daug nuomonių - kalbama apie poveikį kai kuriems prietaisams (daug kas mini 1859 metais telegrafo laidus paspirginusį Karingtono įvykį), neretai užsimenama apie poveikį ir gyvų būtybių sveikatai. Taigi - kaip magnetinės audros veikia gyvūnus?
Kas yra geomegnetinės audros ir šiaurės pašvaistės?
Kalbant apie geomagnetines audras, pradėti reikia nuo Saulės. Jos audros pasireiškia kaip saulės blyksniai - ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės padidėjimas, Žemę pasiekiantis per 8 minutes. Tokia energinga spinduliuotė viršutiniuose mūsų planetos atmosferos sluoksniuose jonizuoja atomus ir gali sukelti radijo ryšio nutrūkimus bei klaidas globaliose padėties nustatymo sistemose. Kai kurias Saulės audras lydi vainikinės masės išmetimai (trumpinami kaip CME), mūsų atmosferą pasiekiantys gerokai vėliau ir sukeliantys geomagnetines audras.
Geomagnetines audras sukelia Saulės vainikinės masės išmetimai - milžiniški plazmos debesys, nupučiami nuo Saulės stiprių blyksnių ir išsiveržimų metu. Kalbant apie šį reiškinį, reikia nepamiršti periodiškai (maždaug kas 11 metų) kintančio Saulės aktyvumo ciklo. Dabar jos aktyvumas didėja, o pikas turėtų būti pasiektas 2025 metais. Suaktyvėjimo metu Saulė truputį pašėlsta - jos paviršiuje daugėja dėmių, žybsnių ir jau minėtų vainikinės masės išmetimų. Saulės maksimumo metu geomagnetinės audros kyla dažniau, o didžiąją jų dalį sukelia CME. Beje, ne kiekvienas išsiveržimas Žemėje sukelia pašvaistes - dalis jų nepataiko į planetą. Greičiausi į Žemę nukreipti CME mus pasiekia vos per 15–18 valandų, o lėtesniems gali prireikti kelių dienų. Taigi, jei išgirdus pranešimą, kad Saulėje kažkas įvyko, jums iškart pradeda skaudėti galvą, žinokite - šis skausmas nesusijęs su geomagnetizmu.
Kalbant apie Žemę, ji turi apsaugą – magnetosferą. Mūsų gimtosios planetos magnetinis laukas sukuria skydą, atmušantį Saulės vėją, pliūpsnius ir visas energingas daleles. Žemės atmosfera didžiąja dalimi sugeria energingą ultravioletinę ir rentgeno spinduliuotę, tad jos paviršiuje dažniausiai tiesioginio poveikio nebūna, nebent išpuola labai stiprus Saulės aktyvumas ar galingi CME išmetimai. Kai atsitrenkia stiprus CME, Žemės magnetinis laukas “suskamba” kaip varpas, ir prasideda geomagnetinė audra. Atskriejęs Saulės vėjas pirmiausia suspaudžia Žemės magnetosferą, o magnetiniai laukai pradeda sąveikauti. Abi sąveikos sukelia plazmos judėjimo per magnetosferą ir elektros srovės magnetosferoje bei jonosferoje padidėjimą. Geomagnetinės audros intensyvumas matuojamas keliais skirtingais būdais, populiariausias turbūt yra G skalė, kur audros pagal stiprumą vertinamos nuo G1 iki G5.
Didžiausia užfiksuota geomagnetinė audra - 1859 m. rugsėjį įvykęs Karingtono įvykis, kurio metu JAV sugadintas telegrafų tinklas, kilo gaisrų, o elektra kratė telegrafo operatorius. 1989 m. geomagnetinė audra Kvebeke sutrikdė elektros tiekimą. Karingtono atvejis dar lengvas - Prancūzijoje rasto pušyno medžių rievės pasakoja apie prieš 14 300 metų vykusią tokią stiprią audrą, kad dabar ji nudaužtų ryšių palydovus, o elektra dingtų visoje planetoje. Turime duomenų apie 5 tokius stiprius įvykius, vykusius kas 400–2400 metų, jie vadinami Miyake vardu.
Saulės vėjo sukelti Žemės magnetosferos trikdžiai lemia šiaurės (aurora borealis) ir pietų (aurora australis) pašvaisčių pasirodymą. Tie sutrikdymai keičia magnetosferos plazmos dalelių (daugiausia elektronų ir protonų) trajektorijas, tad jos nusėda viršutiniuose atmosferos sluoksniuose. Taip susidaro atmosferos jonizacija bei sužadinimas, pasireiškiantys įvairių spalvų ir sudėtingumo šviesomis.
Dauguma pašvaisčių atsiranda ir būna ryškiausios specifinėje zonoje, esančioje netoli geomagnetinių polių. Mums aktuali aurora borealis matomas iš Arktyje esančių vietovių kaip Aliaska, Kanados teritorijos, Islandija, Grenlandija, Norvegija, Švedija, Suomija, Škotija ir Sibiras. Retais atvejais (per geomagnetines audras) šiaurės pašvaistes galima pamatyti į pietus iki Viduržemio jūros. Per Karingtono įvykį jos stebėtos net tropikuose.
Geomagnetinės audros ir prietaisai
Manoma, kad labai stiprios geomagnetinės audros gali pridaryti žalos palydovams, elektros tinklams ir radijo ryšiams, sukelti didelio masto elektros energijos tiekimo nutraukimus.
Kai magnetiniai laukai juda šalia laidininko, pvz., laido, jame susidaro geomagnetiškai indukuota srovė. Visose ilgose perdavimo linijose geomagnetinių audrų metu tai vyksta dideliu mastu, tad joms didžiausia rizika būti pažeistoms. Daugiausia ši problema apima operatorius Kinijoje, Šiaurės Amerikoje ir Australijoje. Europos tinklus daugiausia sudaro trumpesnės perdavimo grandinės, jos mažiau pažeidžiamos. Karingtono įvykio metu telegrafai taip pat nukentėjo dėl to, kad duomenų linijai būdavo naudojamas vienas ilgas laidas, maitinamas nuolatine srove iš akumuliatoriaus. Geomagnetinės audros taip pat veikia tolimųjų nuotolių telefono linijas, įskaitant povandeninius kabelius, nebent jie šviesolaidiniai.
Geomagnetinių audrų sukeltos srovės kenkia elektros perdavimo įrangai, ypač transformatoriams. Ekstremaliais atvejais jie gali būti išjungti arba būti sunaikinti. Dauguma generatorių prie tinklo prijungti per transformatorius, izoliuojant juos nuo tinkle esančių indukuotų srovių, todėl jie mažiau pažeidžiami. JAV yra keletas tyrimų ir ataskaitų šiais klausimais, kurie nesutaria - vieni stiprios geomagnetinės audros atveju siūlo labai liūdnas prognozes ir sunaikintus šimtus transformatorių, kiti teigia, kad tiesiog kurį laiką tektų pakentėti tinklo nestabilumą, bet nieko rimtesnio neįvyktų. Be to, šiais laikais elektros energijos įmonės, gavusios perspėjimą apie geomagnetinę audrą, gali tinkamai reaguoti, pvz., trumpam atjungti transformatorius. Yra ir kitų prevencinių priemonių.
Aukšto dažnio (3–30 MHz) ryšio sistemos naudoja jonosferą, atspindinčią radijo signalus dideliais atstumais. Jonosferos audros gali paveikti radijo ryšį. Televizijas ir komercines radijo stotis Saulės aktyvumas veikia mažai, dažniau sutrinka transliacijos iš laivų į krantą, iš žemės į orą, trumpųjų bangų transliacijos bei mėgėjiški radijo ryšiai. Saulės aktyvumas taip pat turi įtakos aukšto dažnio diapazone veikiančioms karinėms aptikimo ar išankstinio įspėjimo sistemoms. Virš horizonto esantis radaras atmuša signalus nuo jonosferos, kad stebėtų orlaivių ir raketų paleidimą iš didelių atstumų. Geomagnetinių audrų metu šioms sistemoms veikti sunkiau.
Ryšio palydovų pažeidimai gali sutrikdyti telefono, televizijos, radijo ir interneto ryšius. Saulės superaudra gali sukelti didelio masto mėnesius trunkančius interneto nutrūkimus.
Navigacijos palydovų sistemos gali patirti neigiamą poveikį, kai saulės veikla sutrikdo jų signalų sklidimą. Pvz., dabar nebeegzistuojančią OMEGA sistemą sudarė 8 siųstuvai, išdėstyti visame pasaulyje. Lėktuvai ir laivai savo padėčiai nustatyti naudojo signalus iš šių siųstuvų. Saulės įvykių ir geomagnetinių audrų metu sistema teikdavo netikslią informaciją su net kelių kilometrų paklaida. GNSS signalai paveikiami, kai saulės aktyvumas sukelia staigius jonosferos tankio pokyčius, tačiau dabar yra technologijų, leidžiančių jiems veikti ir esant kai kuriems klaidinantiems signalams.
Geomagnetinės audros ir padidėjęs saulės ultravioletinis spinduliavimas šildo viršutinę Žemės atmosferą, todėl ji plečiasi. Įkaitęs oras pakyla, o tankis palydovų orbitoje padidėja. Dėl to didėja pasipriešinimas, palydovai sulėtėja ir šiek tiek keičia orbitą. Žemos orbitos palydovai, jeigu nėra nėra pakartotinai pakeliami, lėtai krenta ir galiausiai sudega. Taip atsitiko 1979 m., kai Skylab į Žemės atmosferą grįžo anksčiau negu planuota vien dėl neįvertinto Saulės aktyvumo.
Greitai svyruojantys geomagnetiniai laukai vamzdynuose gali sukelti geomagnetiškai indukuotas sroves. Tada dujotiekio srauto matuokliai gali perduoti klaidingą informaciją.
Žemės atmosfera ir magnetosfera tinkamai saugo paviršių, tačiau astronautams radiacija gali būti mirtina. Didelės energijos dalelių prasiskverbimas į ląsteles sukelia chromosomų pažeidimus, vėžį ir kitas sveikatos problemas. Be to, Saulės šėlsmas gali sukelti padidintą spinduliuotę dideliame aukštyje skrendančiuose lėktuvuose.
Yra daug prieštaringai vertinamos informacijos apie geomagnetinių audrų ir žmonių sveikatos sąsajas. Gali būti, magnetinės audros gali trikdyti organizmo cirkadinį ritmą, nervų sistemą, širdies ritmą ir kraujospūdį.
Poveikis gyvūnams
Daugybė rūšių turi magnetinius “kompasus”. Magnetiniu lauku naudojasi žiurkėnai, salamandros, žvirbliai, vaivorykštiniai upėtakiai, dygliuotieji omarai ir bakterijos. Nėra įrodymų, kad žmonės turėtų šį „šeštąjį pojūtį“, nors mūsų smegenyse yra magnetito. Įdomu tai, kad bakterijos naudojosi Žemės magnetiniu lauku jau prieš 3–3,5 milijardo metų. Galbūt magnetinis pojūtis - vienas seniausių Žemėje. Net yra teorijų, kad bakterijų magnetitas galėjo sukurti evoliucinį kelią, leidusį atsirasti eukariotams - organizmams su sudėtingomis ląstelėmis arba vienai ląstelei su sudėtinga struktūra.
Įvairiose teorijose dažniausiai minimas geležies mineralas magnetitas, randamas gyvūnų receptorių ląstelėse šalia nosies arba vidinėje ausyje. Taip pat yra minčių, kad magnetiniai laukai sukelia kvantines chemines reakcijas tinklainėje esančiuose baltymuose, vadinamuose kriptochromais. Tačiau nežinoma, kaip jie siunčia signalus ir informaciją į smegenis.
Nekeista, kad geomagnetinės audros paveikia magnetorecepciją naudojančius migruojančius gyvūnus, pavyzdžiui, paukščius ir bites. Gyvūnų sprendimai priklauso nuo aplinkos sąlygų, įskaitant tas, kurių negalime suvokti, ir šis elgesys daro įtaką jų judėjimo modeliams populiacijos lygiu.
Palyginus ilgalaikius duomenis apie orų reiškinius kosmose ir naktimis migruojančių paukščių aktyvumą nustatyta, kad geomagnetinių audrų metu sparnuotieji dažniau susiduria su sunkumais (jiems sunkiau orientuotis, jie linkę dreifuoti su vėju, ypač jei apsiniaukę) arba iš viso pristabdo migraciją. Per smarkias geomagnetines audras migruojančių paukščių, tokių kaip strazdai, žąsys ar gulbės, skaičius gali sumažėti 9-17 proc. Manoma, kad paukščiams reikalingas tam tikro intensyvumo magnetinis laukas - per silpnas jiems taip pat nelabai patinka, tačiau prie pasikeitimų jie geba aklimatizuotis per kelias dienas.
Migracijos aplink Atlanto vandenyną metu jauni vėžliai gali aptikti ne tik magnetinio lauko intensyvumą, bet ir jo polinkį, kampą. Vėžliai naudojasi šia informacija kaip navigaciniais žymenimis, padedančiais judėti migracijos keliu.
Devintojo dešimtmečio pradžioje britų biologė Margaret Klinowska pastebėjo ryšį tarp banginių užstrigimo pakrantėse ir vietų, kur jūros dugne magnetinės linijos kerta tas pakrantes. Šios linijos arba anomalijos skiriasi nuo tų, kurias sukuria pagrindinis magnetinis laukas. Vėliau panašūs atvejai pastebėti rytinėje JAV pakrantėje. Paaiškėjo, kad banginiai migracijų metu orientuojasi pagal magnetines linijas. Nukrypus nuo kelio ir pradėjus sekti į krantą vedančią magnetinę anomaliją atsiduriama paplūdimyje. Kadangi banginiai labai socialūs, suklydus lyderiui jį vis tiek lydi visa grupė. Taip pat neatmetama galimybė, kad šių gyvūnų vidiniai kompasai iškreipiami žmonių naudojamų echolotų ir kitos sonaro tipo įrangos, tačiau žmonių įtaka nepaaiškintų visų užplaukimų ant kranto.
Gali būti, kad Saulės audros taip pat skatina banginius paklysti ir atsidurti krante. Pvz., keliaudami per vandenyną, pilkieji banginiai (Eschrichtius robustus) naudojasi magnetiniu lauku. Gali būti, kad stiprios geomagnetinės audros palieka juos aklus. Krantuose jie dažniau atsiduria tomis dienomis, kai įvyksta tokie reiškiniai. Nežinota, ar Saulės audros veikia magnetinį lauką ir suteikia banginiams neteisingą informaciją, ar jos sujaukia pačius receptorius, bet greičiausiai paveikiami receptoriai - gyvūnai “apanka”. Kašalotams (Physeter macrocephalus) taip pat būdingas masinis plaukimas į krantą, kurį gali sukelti geomagnetinės audros.
Šunys ir geomagnetinės audros
Yra duomenų, kad kai kurie šunys per šiaurės pašvaistes loja - sunku pasakyti, ar jie reaguoja į šviesas danguje, ar jaučia geomagnetinės audros sukeltus trikdžius. Mūsų augintiniai (ar bent dalis jų) yra jautrūs geomagnetiniams pokyčiams.
Šunų akyse yra kriptochromo – molekulės, reaguojančios į magnetinį lauką, kai ją tuo pačiu metu stimuliuoja šviesa. Ši molekulė svarbi paukščių navigaciniuose gebėjimuose (nepamirštant fakto, kad paukščiai magnetinį lauką aptinka ir padedant magnetitui). Galbūt yra pamenančių spaudoje gan plačiai minėta tyrimą, kuriame pasakota, jog esant stabiliam magnetiniam laukui, šunys tuštinasi atsižvelgdami į jį (keturkojai linkę kūnus pozicionuoti išilgai šiaurės - pietų ašies ir vengia tūptis pagal rytų-vakarų ašį).
Kai kurios legendinės istorijos apie milžiniškus atstumus įveikusius namo grįžusius šunis taip pat gali būti pagrįstos jautrumu magnetiniam laukui. Tyrus su GPS jutikliais paleistus medžioklinius šunis, daugelis jų į pradinį tašką grįžo naudodamiesi uosle. Tačiau dalis rinkosi naują maršrutą, o mažuma keturkojų sujungė abi strategijas. Pasirinkusieji naują maršrutą žygį pradėjo trumpu bėgimu išilgai Žemės šiaurės - pietų ašies. Gali būti, kad toks pradinis bėgimas veikė kaip kompasas bandant suvokti kryptį. Tokią taktiką pasirinkę gyvūnai grįžo greičiausiai. Dėl to kalvose dirbantiems aviganiams, paieškos ir gelbėjimo šunims, medžiotojų pagalbininkams rekomenduojama atidėti darbus stiprių geomagnetinių audrų metu - didėja tikimybė, kad tuo metu jie pasiklys.
Nors rimtų tyrimų nėra, kartais teigiama, kad geomagnetinių audrų metu nerimastingiems ar nervingiems šunims simptomai gali paūmėti. Yra pavienių pranešimų, kad kartais tokių įvykių metu padaugėja epilepsijos priepuolių.
