Co je horší než koronavirus? Výbuch sluneční korony, která vypne elektrickou síť

V onom mýty opředeném roce 2012 nás těsně minula katastrofa, která by „přišla z nebes“. Než si začnete ťukat na čelo, nechte si vyprávět, co o 23. červenci 2012 zjistili vědci z NASA. Ten den totiž Zemi těsně minula velká sluneční bouře. Pokud by ony megatuny plazmatu, které kolem modré planety prosvištěly, dopadly do naší atmosféry, způsobilo by to poškození elektrické sítě. Klidně i v globálním měřítku. Jako by nám Slunce dalo varování: „Milí pozemšťané, dejte si pozor na vaši závislost na technice. Protože celá vaše technika závisí na elektrice. A tu já vám jednoho krásného dne můžu vypnout.“

Jako by nám Slunce dalo varování: „Milí pozemšťané, dejte si pozor na vaši závislost na technice. Protože celá vaše technika závisí na elektrice. A tu já vám jednoho krásného dne můžu vypnout.“

V recepci Matematicko-fyzikální fakulty v pražské Troji mě přivítá dáma úctyhodného věku usazená v židli, obalena vůní cigaretového kouře, která ve mně v kombinaci s vintage linoleem a zasloužilým sektorovým nábytkem vůkol vyvolává příjemné vzpomínky na návštěvy kanceláře mých rodičů blahých 80. let. „Běžte nahoru, doleva, pak doprava a tam se doptejte,“ zní instrukce, jak mám najít astronoma a astrofyzika Michala Švandu.

Když se snažím doptat u jednoho z vědců pohybujících se po chodbách Astronomického ústavu, odpoví mi: „Nevím. Jsem z Polska“. Druhý vědec mě pošle do suterénu. A tam u haldy velkých krabic konečně objevím dveře do království „experta přes Slunce“. Osmatřicetiletý docent Michal Švanda je laureátem ceny Neuron za popularizaci vědy, ale své postavení nepřeceňuje: „Prestiž vědců v naší zemi je nízká,“ říká odborník na problematiku, kterou by měly intenzivně řešit energetické firmy jako je ČEZ a hlavně vláda.  

Jak je dnes ve vesmíru?

Sluneční aktivita, kterou vědci jako Michal zkoumají, totiž může způsobit během pár hodin elektrický výpadek v naší zemi. Nebo v celé Evropě. Nebo na celém světě. Záleželo by na síle erupce a na momentálním natočení planety. O geomagnetických bouřích přednášel Michal třeba na Policejní akademii v rámci cyklu o tzv. černých labutích, oněch nepravděpodobných, ale o to nebezpečnějších událostech globálního dosahu. Byli tam ostatně i jeho kolegové z Akademie věd, kteří se zajímají o meteority a supervulkány.

S Michalem se vracíme pár měsíců před mytický 21. prosinec 2012, kdy milovníci legend očekávali konec starého světa a příchod nějakého toho nového. Tehdy se kolem Země přehnaly miliardy tun slunečního plazmatu spolu s vlnou rentgenového, ultrafialového a gama záření. Jak napsali američtí vědci v odborném časopise s půvabným jménem Space Weather, Kosmické počasí, bouře onoho letního dne proťala oběžnou dráhu Země. Naštěstí tam naše planeta v tu chvíli už nebyla. Pokud by ale erupce na Slunci proběhla jen o týden dříve, tak bychom tuhle kosmickou bouřku schytali naplno.  

„Výron korony takové intenzity mohl způsobit globální poškození elektrické sítě,“ říká Michal. Stejný závěr najdete ve studii NASA. (https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2014/23jul_superstorm). Docent Švanda vysvětluje, že sluneční bouře, odborně výron hmoty do korony, se onoho roku, kdy měl nastat konec světa, blížila k Zemi rychlostí 2900 km za sekundu, což je vyšší rychlost než u jiných erupcí, kterými Slunce celkem pravidelně své kosmické okolí zásobuje. A že hraje roli to, zda na Slunci dojde k více erupcím za sebou nebo jak bude vůči oblaku plazmatu právě nastavená Země.

Tak třeba lépe by na tom byla ta část Země, kde by zrovna byl den, protože zemská magnetosféra odklání přilétající sluneční částice. Hůře bývají zasažené jižní a severní části planety než okolo rovníku, protože blíže pólům částice snadněji pronikají do atmosféry.

Obří sluneční erupce může vypnout během pár minut celou naši civilizaci. Vytvoří totiž geomagnetický indukovaný proud, který způsobí náboj v transformátorech, a ty pak vypadnou, nebo se jejich jádro utaví či rovnou shoří.

Obří sluneční erupce může vypnout během pár minut celou naši civilizaci. Vytvoří totiž geomagnetický indukovaný proud, který způsobí náboj v transformátorech, a ty pak vypadnou, nebo se jejich jádro utaví či rovnou shoří. Rozvodníci, jak se zvukomalebně říká technikům, kteří obsluhují elektrické vedení, pochopili, co Slunce dokáže, poprvé v roce 1989. Tehdy v kanadském Québecu začal kolabovat jeden transformátor za druhým. Šest milionů lidí bylo devět hodin bez proudu. A v rozvodnách tehdy nevěděli, co se stalo.  Přitom na tuto možnost vědci upozorňovali již několik desetiletí. Nikdo je však nebral vážně.

V Americe ze Slunce prší víc

Bouře z roku 2012 byla řádově silnější než v roce 1989. Vědci mají pro kosmické uragány stupnici, která se počítá v jednotkách zvaných nanotesla a má význam zeslabení magnetického pole Země přilétajícím projektilem. V roce 1989 bouře dosáhla 500 nanotesla, v roce 2012 to bylo třikrát tolik.  Až jednou Zemi potká bouře na úrovni 1500 nanotesla – a ono se to stane, jde jen o to kdy –  vše připojené do elektrické sítě přestane fungovat. A nebudete se z toho moci ani pos…, protože byste si nespláchli záchod.  I vodovody a kanalizace fungují díky pumpám poháněným elektřinou. Z provozu by byly na určitou dobu vyřazeny satelity, GPS navigace. Nemusíme se rozepisovat o tom, že bez proudu by nefungoval ani internet, ani mobily, ani televize, ani bankomaty.  

„Každá větší benzínová pumpa by měla mít generátor. Můj kolega z hvězdárny si jednou udělal takový výzkum a vždycky, když někde tankoval, tak se ptal obsluhy, kde mají záložní generátor. Nikdo nevěděl,“ říká astrofyzik Michal Švanda.

Samozřejmě, že horší by bylo, kdyby nás taková bouře postihla v zimě, kdy bychom zůstali bez dodávek plynu. A kdo má dnes ve městech kamna na dřevo nebo uhlí?  Vyrobit transformátor trvá měsíce. Není to houska na krámě, ale mnohatunový stroj vyráběný na zakázku. A teď si představte, jak dlouho by trvalo vyměnit stovky, možná tisíce transformátorů po celé planetě, když by byla zásadně narušená průmyslová výroba i doprava.

A co auta? „Každá větší benzínová pumpa by měla mít generátor. Můj kolega z hvězdárny si jednou udělal takový výzkum a vždycky, když někde tankoval, tak se ptal obsluhy, kde mají záložní generátor. Nikdo nevěděl,“ říká Michal Švanda. Civilizace by se prostě během pár desítek minut propadla zpátky před vynález žárovky. Nikdo neumí odhadnout, jak dlouho by trvalo, než by došlo k obnovení infrastruktury.

Elektřina bez hranic

Jak často k velkým slunečním výronům dochází? Jeden silný se udál v USA v květnu 1921, kdy byla elektrická síť výrazně řidší než dnes. Vědci spočítali, že sluneční erupce této intenzity by v dnešní době vyřadila v USA asi 350 velkých transformátorů, což by připravilo o proud třetinu tamní populace.  

Po odeznění geomagnetické bouře sice rychle zpátky naskočí funkce třeba rozhlasových přijímačů nebo GPS navigace. Nicméně to bude zátěžový test pro elektrické obvody přehrad, atomových elektráren a jiných klíčových zařízení. Budou jejich záložní energetické systémy fungovat spolehlivě? A co se stane se všemi těmi dopravními letadly, která budou ve chvíli slunečního náporu zrovna ve vzduchu? Se semafory, které řídí dopravu? S metrem napěchovaným lidmi, které náhle zastaví mezi stanicemi? S nacpanými výtahy v mrakodrapech? A opravdu chceme přenechat řízení automobilů robotům naváděným GPS navigací?  

Pokud v severním Německu, kde je hodně větrných elektráren, nadprůměrně fouká, musí česká elektrická síť poslat přebytek proudu dál do evropské elektrické sítě, aby nedošlo k přepětí a výpadku.

Naše civilizace je ze všech vynálezů nejvíc závislá na elektřině. Ne na ropě, na autech, na bankách nebo na internetu. Na elektřině. Na vynálezu, který funguje tak bezvadně, že už si život bez něj ani neumíme představit. V posledních sto letech se tato závislost zvyšuje. A elektrické sítě jsou stále propojenější. Pokud v severním Německu, kde je hodně větrných elektráren, nadprůměrně fouká, musí česká elektrická síť poslat přebytek proudu dál do evropské elektrické sítě, aby nedošlo k přepětí a výpadku.

Elektřina překračuje hranice s lehkostí, o jaké se imigrantům může jen zdát. Nejsou nějaké státní elektrické sítě, je jedna propojená síť pro celý kontinent. Takže i když dopad další elektrické bouře bude mít epicentrum několik tisíců kilometrů od vašeho domova, tma může dolehnout i na vás. Vědci se ve zprávě pro americkou vládu pokusili dopady sluneční bouře odhadnout. Jejich zprávu najdete zde: https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2009/21jan_severespaceweather

Michal mě nicméně uklidňuje, že nejvíc riziková je oblast Severní Ameriky, střední Evropa je na tom lépe. A to ze dvou důvodů: V oblasti Kanady se totiž nachází jižní magnetický pól a podloží severoamerického kontinentu je méně vodivé, indukované geomagnetické proudy si tedy cestou menšího odporu hledají průchod spíše po drátech rozvodné sítě.

Hořím. Stop.

Jestli se jednou propadneme do tmy, můžeme se alespoň těšit na krásnou polární záři. V roce 1859 byla vidět i v tropech. V USA byla tak intenzivní, že si rančeři v divočině začali připravovat snídani dříve než obvykle, protože si mysleli, že už svítá. Měli kliku, že tehdy ještě neznali elektriku. V onom roce totiž došlo k dosud nejsilnější známé sluneční bouři, která dostala jméno Carringtonova událost. Podle odhadů dosahovala 1500 nanotesla. Astronom Richard Carrington si tehdy při pozorování Slunce všiml velkého zjasnění na jeho povrchu – jako vůbec první člověk spatřil na své vlastní oči sluneční erupci.

Google vymýšlí umělou inteligenci, Apple hromadí stovky miliard dolarů na svých účtech. Akcie výrobce elektromobilů Tesly míří do nebes. Ale nedočteme se, že by supermozky v Sillicon Valley nějak zaměstnávalo, že Slunce může hodit veškerý hi-tech do režimu off.

O dvacet hodin později došlo na Zemi k něčemu, co by naše elektrická civilizace nechtěla zažít. K překvapení jejich obsluhy začaly vypínat telegrafy. Telegrafisté dokonce dostávali od telegrafického klíče pěkné elektrické rány. Zachovaly se zprávy o náhlém vznícení proužků telegrafického papíru. Telegraf byl tehdy poslední výkřik techniky. Prapředek informačních sítí, dnes se mu říká „internet viktoriánské éry“.

Co by sluneční bouře udělala s počítačovou sítí dnes? Google vymýšlí umělou inteligenci, Apple hromadí stovky miliard dolarů na svých účtech. Akcie výrobce elektromobilů Tesly míří do nebes. Ale nedočteme se, že by supermozky v Sillicon Valley nějak zaměstnávalo, že Slunce může hodit veškerý hi-tech do režimu off.  

Jestli se dožijeme

Říká se, že žijeme v době internetu. My ale žijeme v době elektřiny. Právě elektřina pohodlí moderního života umožňuje.  Proto se NASA v článku na svém webu v roce 2014 diví tomu, že hrozba slunečních bouří nikoho moc nezajímá. Kdyby v roce 2012 proletěl blízko Země asteroid, byla by toho plná média. Přitom sluneční bouře může napáchat stejnou škodu. Už asi deset let hledá evropská kosmická agentura prostředky na vypuštění družice, která by umožnila rychleji předpovědět sluneční bouři. Technicky lze také k transformátorům přidělat izolační zařízení, které by náboj geomagnetického proudu odfiltrovalo, jenže taková věcička stojí miliony korun jen pro jeden transformátor. A kdo by investoval do obrany proti hrozbě, která za našich životů spíš nenastane?

Ono je opravdu těžké odhadnout, jaká je pravděpodobnost, že Slunce udeří. Sluneční bouře z roku 2012 byla pro vědce požehnáním. Celkem náhodou totiž v cestě výboji sluneční korony stála družice, která měla měřit právě vesmírné počasí. Na základě těchto dat američtí vědci spočítali také pravděpodobnost, s jakou může být Země ožehnutá znovu. Vyšla jim 12% šance, že se tak stane do deseti let. Nechme na čtenáři, zda mu pravděpodobnost 1:8 přijde dost nebo málo. Michal Švanda je nicméně vůči prognózám opatrný. Podle něj máme o velkých slunečních bouřích tak málo dat, že prostě vlastně vůbec nevíme, kdy mohou nastat.  

Vědci z NASA to ostatně přiznávají. Velká sluneční bouře může přijít až za sto let, nebo za sto dní. Ono se totiž ani neví, zda nás v posledních desítkách let neminulo více bouří, protože nemáme dlouhodobá pozorování dění na odvrácené straně Slunce a událost z roku 2012 tak byla zachycena víceméně náhodou – zrovna v tu dobu „za Sluncem“ totiž prolétala dvojice sond s názvem STEREO. Ve studii pro americkou vládu vědci každopádně požadují, aby elektrická síť byla na geomagnetický nápor připravená.

V roce 2012 stačilo sluneční koroně, aby k nám od Slunce dorazila za 18 hodin. A kolik potřebují technici, aby připravili elektrické sítě na odpojení?

 Nejdůležitější je včas vědět, že se bouře chystá. Protože elektrická síť by se dala v takové chvíli vypnout. Stačí to udělat na pár hodin, než se sluneční bouře přežene, a v takovém případě by nenapáchala žádné škody. Jenže je tu problém: V roce 2012 stačilo sluneční koroně, aby k nám od Slunce dorazila za 18 hodin. A kolik potřebují technici, aby připravili elektrické sítě na odpojení? „Dva dny na bezpečné vypnutí,“ říká Michal.

Vědci se tedy snaží sluneční erupce předpovědět, ještě než masa sluneční korony vystřelí směrem k Zemi. Dobrá zpráva je, že jsou v tom stále úspěšnější. Ale i kvůli nedostatku peněz na družice a další techniku jsou pořád moc pomalí a bouři nepředpoví včas. Zatímco pro producenta v Hollywoodu není problém sehnat desítky milionů dolarů na sci-fi o invazi ufonů na Zem, pro vědce je problém sehnat miliony dolarů na boj s nebezpečím, které nám „seshora“ opravdu hrozí.

„Pro vědce je těžké vysvětlit veřejnosti, o co jde. Schopnost lidí spolupracovat na problému, který se ještě nestal, není velká.“  

Říkám Michalovi, jak by bylo skvělé, kdyby vědci včas bouři předpověděli a velmoci ze Západu i Východu by společně vypnuly síť, lidé by pak společně a bez mobilů prožili globální černou hodinku, a až by se geomagnetická bouře přehnala, uspořádal by se ten největší mejdan všech dob jako oslava toho, že jsme společnými silami předešli katastrofě. Astronom se na mě dívá skoro až soucitně. „Pro vědce je těžké vysvětlit veřejnosti, o co jde. Schopnost lidí spolupracovat na problému, který se ještě nestal, není velká.“  

Michal se nicméně snaží ukázat rozvodníkům v energetických firmách, že kdykoliv to na Slunci zahřmí, my to o chvíli později pocítíme. Respektive naše technika. Ve Spojených státech už bylo prokázáno, že po každé geomagnetické bouři je nahlášeno více poruch rozvodné sítě, protože vznikají drobná ložiska geomagnetického napětí.

Baterka od Tesly

Jsme malí sousedé velkého Slunce, které nám přináší život i smrt. Sucha, požáry způsobené samovznícením, rakoviny kůže… Na přelomu 80. a 90. let se média prohýbala pod tíhou článků o rostoucí ozonové díře. Vypadalo to, že ozón za nějakou dobu úplně zmizí a my budeme strádat pod vysokými dávkám slunečního UV záření. Od poloviny 90. let se ozonová díra díky omezení freonů a také vlivem globálního oteplování zaceluje, takže sluneční záření přestalo být problém. Jenže teď víme, že pro nás může být Slunce nebezpečné jinak. Ne pro naše těla, ale pro naše dráty.

Slunce nám nicméně samo nabízí jedno elegantní řešení.  Pokud si na svém rodinném domku pořídíte solární panely a k nim elektrickou baterku (třeba Powerwall od Tesly, ale existují i čeští výrobci jako HE3DA), můžete se odpojit od klasické elektrické sítě. Chce to jistou investici, technické vzdělání a chuť experimentovat. Odměnou vám je nulový účet za elektřinu a také uklidňující pocit, že malý systém bez transformátoru je vůči geomagnetické bouři odolný.

Pokud si na svém rodinném domku pořídíte solární panely a k nim elektrickou baterku (třeba Powerwall od Tesly, ale existují i čeští výrobci jako HE3DA), můžete se odpojit od klasické elektrické sítě.

Kdo ale žije ve městě a nemá si kam dát solární panely, ten může jen doufat, že se vědci v předvídání vesmírného počasí zlepší dřív, než se Slunce znovu pořádně rozbouří.  A že jim budou naslouchat politici a elektrárenské giganty, aby vznikly lepší plány na vypnutí rozvodné sítě. Jsme tolik zaměstnáni našimi pozemskými záležitostmi a přitom je může všechny přebít tato kosmická „externalita“.

Jednou v zimě jsem byl na chatě na Křivoklátě, když mi vypověděl službu jistič proudu. Všechno se propadlo do tmy a teplota v místnosti začala klesat, protože jsem si kvůli rozbitým kamnům topil jen radiátorem. Naštěstí jsem měl teplý spacák a ráno to do svítící civilizace byl jen kousek. Ale ten moment, kdy teplá náruč elektrické civilizace, v níž celý život spokojeně přebývám, náhle vychladla, jsem si dobře zapamatoval.

Reklama

foto: Profimedia