Skvrny, které změnily svět

Astronomové měří velikost slunečních skvrn typicky v miliontinách viditelného povrchu. Běžně velké skvrny zabírají plochu kolem tří až pěti set miliontin.Velká skvrna, kterou astronomové sledovali v druhé polovině srpna, měřila 20. srpna 2140 miliontin. Největší skvrna v pozorovatelské historii měla 6132 miliontin. Pro porovnání - Země by na povrchu Slunce tvořila "skvrnu" o rozloze 169 miliontin.
Nikdo již dnes nepochybuje, že počet a velikost skvrn na Slunci souvisí s jeho aktivitou - čím více skvrn, tím větší je sluneční aktivita. Snadno by se nabízelo vysvětlení, že čím více slunečních skvrn, tím méně Slunce svítí. Není to pravda. Jas skvrn je sice asi o 60% menší, než jas ostatních částí Slunce, takže kdyby celý sluneční disk zabírala jedna velká černá sluneční skvrna, dopadalo by na povrch Země pořád ještě asi 40 procent původního jasu - to je asi jako když je obloha pod mrakem. Jenže situace je složitější - ruku v ruce s tmavými skvrnami se vyskytují světlá fakulová pole - vláknité struktury, které mají asi o 200 až 400 stupňů vyšší teplotu, než okolní fotosféra a jsou tudíž asi o 20% jasnější. A protože jich je vždy asi čtyřikrát tolik, než je skvrn, jas Slunce je v podstatě stále stejný. Spíše mají fakule dokonce navrch. Rozdíl mezi vyzářeným výkonem Slunce v minimu a maximu činí asi 0,7 promile, ale i takový malý rozdíl může způsobit díky složitým procesům v atmosféře podivuhodné věci.
Malé výkyvy ve slunečním cyklu měly dalekosáhlé důsledky na podnebí na Zemi. Jsou zdokumentovány případy, kdy se například v maximu nebyly na Slunci pozorovány žádné skvrny během celé otočky a pozemské prostředí výrazně ochladilo. A naopak.
V letech 1000-1300 panovalo abnormálně teplé podnebí. Nebyl žádný problém doplout k břehům Grónska, což se povedlo Erikovi Rudému, který po svém vyhnání z Islandu odplul na západ a narazil právě na Grónsko, kde v roce 985 založil zemědělskou (!) kolonii. V roce 986 prokazatelně norští mořeplavci objevili Ameriku, kde v roce 1000 přistál Leif Ericson. V dvanáctém a třináctém století se kolonie v Grónsku, tomto jinak velmi chladném ostrově, velmi slibně rozvíjela a čítala více než tři tisíce stálých obyvatel. Idylka však netrvala dlouho, kolem roku 1325 začalo citelné ochlazování a populace kolonie začala pochopitelně klesat Ledovcové kry postoupily k jihu a plavby z Norska směrem do širého Atlantiku se stala hazardním a někdy dokonce nemožným podnikem. Vikingská obchodní loď přistála u břehů Grónska naposledy v roce 1369, vůbec poslední zaznamenaná návštěva tohoto ostrova na dlouhá staletí pochází z roku 1406, kdy sem zabloudila islandská loď. Tento dramatický klimatický posun bývá nazýván Malou dobou ledovou. Neprojevil se však jen v Atlantiku, v zimě v letech 1422 a 1423 kompletně zamrzlo například Baltské moře a anglická řeka Temže. Přitom změny podnebí naprosto přesně a prokazatelně souvisejí se sluneční aktivitou. Malá doba ledová byla předcházena teplými staletími, která souvisela se středověkým maximem sluneční aktivity. Nejchladnější části Malé doby ledové zase souvisí se dvěma minimi (Spörerovým v letech 1400-1510 a Maunderovým v letech 1645-1715 - Maunderovo minimum je vůbec zajímavým jevem - nemůže totiž souviset s minimem ve známých slunečních cyklech, které trvají 11, 22 a 80 let; astronomové díky tomu začali uvažovat o dalším, 400-letém cyklu), kdy se na Slunci dle pozorování nevyskytovaly prakticky žádné skvrny. Je tedy více než pravděpodobné, že fluktuace sluneční aktivity způsobují klimatické výkyvy u nás na Zemi, přesto vědci stále ještě příliš nerozumí celému mechanismu.

Velmi pozoruhodný je objev Andrewa Ellicota Douglase. Původně astronom na soukromé observatoři Percivala Lowella, kde se zabýval pátráním po kanálech na Marsu (dovolil si oponovat, proto byl vyhozen), si za svých cest severní Arizonou a Utahem v roce 1901 povšiml, jak výrazně závisí vegetace na nadmořské výšce a na průměrných srážkách. Čím výše položená oblast, tím početnější a silnější byly ty stromy, které jinak v suchých oblastech Arizony úplně chyběly. Vlhkost vzduchu vzniká vypařováním z oceánů, je tedy řízena Sluncem, uvažoval Douglass, proto musí stromy reagovat na množství přicházejícího slunečního záření.
Douglass dlouhým zkoumáním přišel na skutečnost, že tloušťka letokruhů u stromů obsahuje informaci o klimatických podmínkách na Zemi; čím příhodnější klima, tím silnější letokruh. Letokruhy se tedy staly lehce dostupnou databankou o změnách klimatu na různých místech Země, a to daleko do minulosti. Douglass se pustil do systematického výzkumu a na počátku třicátých let dvacátého století shromáždil soubor více 1900 spolehlivě proměřených a zaznamenaných letokruhů. Zpracováváním tohoto souboru hledal alespoň stopy sluneční činnosti nebo alespoň periodické klimatické cykly. Již první pohledy ukázaly, že vzorky ze sekvojí a kanadských borovic vykazují jedenáctiletý cyklus - zcela přesně vystihující hlavní (jedenáctiletý) cyklus sluneční aktivity. Vyjímkou byla léta 1650-1740, kde nenašel periodické změny žádné. Později dostal dopis od Maunder s upozorněním, že v těchto letech sluneční cyklus zřejmě vysadil. A bylo jasné, že klimatické podmínky na Zemi zcela jistě souvisí se sluneční činností. Pozorování však ukázala, že sluneční aktivita neovlivňuje klima globálně, ale značně selektivně. Je to zvláštní. Zdá se, že v pásu 70 až 80 stupňů severní šířky jsou vyšší srážky během slunečního maxima. Naopak v pásu 60 až 70 stupňů prší více během minima. Hledání takových souvislostí se ale často podobá věštění z lógru. Určitě bychom dovedli nalézt souvislost sluneční aktivity s prodejem králičích paciček, stačí jen vědět, jakou souvislost hledáme. Nicméně o ovlivňování klimatu na Zemi sluneční činností již nikdo nepochybuje. Důkazů je pro to spousta. Nepochybně lze například mapovat výskyt radioaktivního uhlíku 14C v letokruzích. Čím větší je sluneční aktivita, tím méně radioaktivního uhlíku se vytváří. Souvisí to s fyzikálními pochody, takže o této hypotéze nelze úspěšně pochybovat. A skutečně, radiouhlíková pozorování vykazují stejné výsledky, jako pozorování tloušťky letokruhů. Hlouběji do minulosti zasáhne analýza hlubokách ledovců, jejichž složení opět souvisí s aktivitou naší mateřské hvězdy.
Když se takto zjištěné jevy dají do korelaci s pozorováními sluneční aktivity (skvrny viditelné pouhým okem, pozorování polárních září), dovedeme vyvodit jednoznačné závěry., které ukazují například přiložené grafy.

Ale to už je dávno, řeknete si, z bližší historie nejsou o žádném takovém jevu žádné zprávy. Máte pravdu, o výrazném klimatickém posunu můžeme skutečně mluvit naposledy v průběhu Maunderova minima. Avšak sluneční cyklus může ovlivňovat Zemi i jiným způsobem - možná stejně zákeřným.
Kvůli zvýšení sluneční činnosti v maximu, které nastalo v roce 1979, přišli Američané o na tu dobu velmi dobře vybavenou orbitální stanici Skylab; v souvislosti se stejným maximem v roce 1977 došlo k výpadku elektrické sítě v městě New Yorku.
Minulé maximum nastalo v průběhu roku 1990. Začátkem března 1989 se objevila na východním okraji Slunce impozantní skvrna. Narozdíl od té, která rozrušila astronomy minulý týden, však tato byla podstatně aktivnější a produkovala jednu silnou erupci za druhou. Začátkem druhé dekády měsíce března přišla řada velmi silných protonových erupcí, oblak nabitých částic dorazil k Zemi 13. března. Krátce před třetí hodinou ranní východoamerického času vyhořely kvůli mohutné magnetické bouři cívky v hlavní transformátorové stanici kanadské provincie Quebec. To bylo brzy následováno totálním kolapsem energetické sítě na území celé provincie. Dvě minuty po kolapsu transformátorů již v Quebecu nesvítila jediná síťová elektrická žárovka. Na pohaslé obloze sledovali fascinovaní obyvatelé nádhernou polární záři. Velká část Montrealu je ale vytápěna elektrickým proudem, takže domy velmi rychle vychladly na téměř venkovní teplotu. Quebecká energetická společnost jen pomalu uváděla paralyzovanou provincii zpět v život. Do deseti hodin dopoledne opravila téměř polovinu všech zkolabovaných systémů.
Kolaps v Kanadě byl zřejmě nevětším, avšak díky stejné bouři havarovaly elektrické rozvody i v Ontariu, Britské Kolumbii a Švédsku, lokální výpadky byly registrovány například v Pensylvánii, New Yorku a dokonce i v Kalifornii. Magnetická bouře na několik dní naprosto pocuchala zemskou ionosféru, která je důležitým faktorem pro radiovou komunikaci. Rádiem ovládané předměty - například garážová vrata - se chovaly naprosto nepředpověditelně. Poškozeno a vyřazeno z činnosti bylo několik družic na oběžné dráze. Nádherné polární záře byly pozorovány daleko na jihu - na Floridě, v Mexiku a na Kajmanských ostrovech (z Evropy záznamy o mimořádné polární záři nejsou - buď šlo jen o krátký impuls, nebo bylo zrovna zataženo).
Jedna velká skvrna stála lidstvo v přepočtu na několik miliard dolarů.
A to se dělo na povrchu zemském, tedy pod ochranou zemské magnetosféry. Těžko si představit, co by se v tem okamžik stalo například posádce kosmické lodi letící k Marsu. Vysokoenergetické částice, které jsou během erupcí produkovány ve vysoké míře, jsou smrtelné pro všechno živé - člověka nevyjímaje.

I proto je i nadále účelné investovat obrovské prostředky na vědu, stavět nová pozorovatelská zařízení a vypouštět do vesmíru drahé družice, protože pokud přijdeme zákonům sluneční činnosti na kloub, nebude se již opakovat situace z roku 1989.