22 Şubat 2024, Perşembe
12.12.2023 15:27

Solar maksimum modern hayatı durdurabilir mi?

Güneş’in 11 yıllık maksimumuna sadece 1-2 yıl kala, yüzeyindeki lekelerin sayısı tahminlerin çok üstüne çıktı. Yani Güneş pik noktasına ulaştığında, modern tarihimizde görülmemiş seviyede bir jeofırtınayı tetikleyebilir. Bu da başta internet olmak üzere teknolojimize büyük darbe vurabilir

Her yıldız gibi Güneşimiz de özünde devasa bir güç reaktörü; tıpkı bir nükleer santral gibi... Güneşin enerjisi, çekirdeğinin derinliklerinde üretiliyor. Burada sıcaklık 15 milyon dereceyi bulabiliyor ve basınç da o kadar yüksek ki, çekirdekte bolca bulunan hidrojen atomları birbirine kaynaşarak helyum atomlarına dönüşüyorlar. “Füzyon” dediğimiz bu çekirdek tepkimesi, etrafa muazzam bir enerji saçıyor. Bu enerjiyi taşıyan fotonlar, Güneş’in çekirdeğinden yüzeyine doğru yayılmaya başlıyorlar. Çekirdekteki füzyondan saçılan bu ısı dalgaları yüzeye yaklaştıkça “konveksiyon hücreleri” dediğimiz bir girdaba dönüşüyorlar; tıpkı ayaklarımızın altındaki magmanın benzer akıntılar yoluyla üzerindeki plakaları kaydırması ve depremlere veya volkanik faaliyete sebep olması gibi...

Güneş’in içinde yaşanan ve proton ile elektron gibi bol miktarda yüklü parçacık da içeren bu girdap, Güneş yüzeyinin altında döndükçe, muazzam manyetik alanlar yaratıyor. Eğer manyetik alan yeterince güçlüyse, bu alanlar kimi zaman Güneş yüzeyini delip geçebiliyor ve fışkıran bu plazma yüzeyden uzaklaştıkça, Güneş yüzeyinden fışkırdıkları bölgeleri soğutuyor. İşte “Güneş lekeleri” olarak bilinen siyah noktalar, aslında Güneş yüzeyinde çevresinden daha soğuk olan bu bölgeler. Bu plazma fışkırması yeterince sündüğünde daha fazla dayanamıyor ve lastik bir bant gibi kopuyor. Bu durumda, “Güneş patlaması” dediğimiz bir olay yaşanıyor.

Koronal kütle atımındaki risk

Bu patlama, iki şekilde olabiliyor: Eğer Güneş civarında kalan ve fazla uzaklaşamayan bir atım yaşanacak olursa buna “Güneş parlaması” diyoruz. Ama bazen, “koronal kütle atımı” adı verilen çok daha şiddetli bir olay yaşanıyor. Bu olay sırasında birkaç milyar ton kütleye sahip plazma, Güneş yüzeyinden büyük bir şok dalgasıyla fırlıyor ve rastgele bir yöne doğru savruluyor. Güneş’ten ayrıldıktan sonra “Güneş fırtınası” veya “Güneş rüzgârı” adını alan bu fışkırmalar Dünya’ya dönük bir şekilde yaşanacak olursa, Güneş’ten çıktıktan 3-5 gün kadar sonra nihayet gezegenimize müthiş bir hızla çarpıyorlar (Güneş’in ışığı bize 8 dakika 20 saniyede ulaşıyor; ama Güneş rüzgarları kütlesiz fotonlardan oluşmadığı için ışık hızından çok daha yavaş ilerliyorlar).

Normalde bu parçacıklar bir gezegene çarptıklarında, zaman içinde atmosferini süpürüp atabilecek kadar enerjik olabiliyorlar. Hatta Merkür ve Mars gibi gezegenlerin bu tür bir süreç sonucunda bugünkü “ölü” hallerine dönüştüğü düşünülüyor. Ama iş Dünya’ya geldiğinde, solar rüzgarların etkisi çoğu durumda önemsenmeyecek kadar az oluyor. Bunu, manyetosfer dediğimiz manyetik alanımıza borçluyuz. Gezegenimizin Güneş’in yüzeyinden bile daha sıcak olan çekirdeğinin ürettiği güçlü manyetik alan, üzerine düşmeye çalışan yüklü parçacıkları savuşturarak (genellikle kutuplara doğru) dağıtıyor. Eğer gezegenimizin manyetik alanı olmasaydı, bu yüksek enerjili ve yüklü parçacıklar atmosferimizi söküp atardı ve hepimiz ölürdük.

İşin ironik tarafı, yeryüzündeki en muhteşem doğa olaylarından biri olan aurora’lar, işte tam da bu Güneş rüzgarlarıyla manyetosferimizin etkileşiminden doğuyor. Ancak sorun şu ki auroralar sadece harika bir görsel şölen olmanın ötesinde, yerden kilometrelerce yüksekte süregelen müthiş bir savaşın işareti konumundalar. Çünkü bu parçacıklar manyetosfere çarptıklarında Dünya’mızın görece stabil olan bu elektromanyetik alanında müthiş bir çalkalanmaya neden oluyorlar. Buna, “jeomanyetik fırtına” adını veriyoruz. Bu fırtınanın nasıl geliştiği, atmosferimizde yaşanan savaşın sonucunu belirliyor. Ve her savaşta olduğu gibi, taraflardan biri zayıf düşebiliyor veya diğeri aşırı güçlü bir konuma geçebiliyor. Bu güç dengesi değişiminin yaşanabilmesinin ana yollarından ikisi, Dünya’nın manyetik alanının zayıflaması veya Güneş’in enerjik faaliyetinin artması. Ne yazık ki son 100 yılda Dünya’nın manyetik alanı %9 oranında zayıfladı ve daha önemlisi, Güneş’in faaliyetinin düzenli olarak artıp azaldığını biliyoruz.

Zirve noktasına çok az kaldı

Onlarca yıla yayılan ölçümlerin gösterdiği üzere, Güneş ortalama her 11 yılda bir “solar maksimum” denen bir faaliyet zirvesine erişiyor (11 yılda bir de “solar minimum” yaşıyor). Solar minimum sırasında Güneş lekeleri yok denecek kadar azalırken, solar maksimum sırasında Güneş’te her ay yüzlerle ifade edilecek sayıda Güneş lekesi oluşabiliyor. Solar lekelerin azalması Güneş’teki faaliyetin yavaşladığını; çoğalması ise Güneş’in daha aktif şekilde etrafa malzeme saçtığını gösteriyor. İşte Dünya yönünde saçılan solar atımlar eğer manyetik alanımızın direnebileceği sınırın ötesine geçerse, bunların bir kısmı yüzeye ulaşıyor ve işleri altüst edebiliyor.

Aslında manyetik alanımız olduğu sürece biyolojik varlıklar olarak biz güvende sayılırız. Ama medeniyetimiz, sadece biyolojimiz üzerine kurulu değil. Koronal kütle atımlarının Dünya’ya ulaştıklarında sahip oldukları güce bağlı olarak, bu atımların taşıdığı elektromanyetik alanlara çok daha hassas olan internetimiz, uydularımız, elektrik şebekemiz ve genel olarak elektronik cihazlarımız ciddi risk altında kalabiliyor.

Büyük bir koronal kütle atımı şimdi yaşanacak olursa, GPS veya uydu televizyonu/interneti/telefonu gibi uydulara bağımlı sistemlerin çökmesine neden olabilir. Sadece gökte de değil; yeryüzüne kadar ulaşabilen atımlar nedeniyle aynı şey trafolarda ve diğer elektronik cihazlarda da yaşanabiliyor. Bu da 1989 yılında Quebec/Kanada’da yaşandığı gibi kitlesel elektrik kesintilerine sebep olabiliyor. Dolayısıyla Güneş’teki faaliyeti yakından takip etmek zorundayız. Ve şimdi, Güneş’in 11 yıllık maksimumuna sadece 1-2 yıl kaldığını biliyoruz. En azından öyle sanıyorduk…

Burada 2 temel sorun var: İlki, Güneş’in döngülerinin dinamiklerini hâlen yeterince iyi bilmiyoruz çünkü Güneş’i yakından çalışacak araçlarımız çok kısıtlı. Güneş’e dair verilerin çoğu, çözünürlüğü görece düşük olan Wilcox Güneş Gözlemevi’nden geliyor. Uzmanlar, Güneş’in nasıl davranacağını bu verilere bakarak belirliyorlar ve ona göre önlemler almaya çalışıyorlar.

2019 yılında NASA, ABD Ulusal Okyanus ve Atmosfer Dairesi (NOAA) ve Uluslararası Uzay Ortamı Servisi (ISES), bu kısıtlı verileri değerlendirmek üzere bir araya geldiler. Panel bir hafta boyunca farklı yaklaşımların her birini tartıştıktan sonra kendi içinde oylama yaptı ve bir görüş birliği beyan etti: Panele göre aylık Güneş lekesi sayısı Temmuz 2025 civarında 115 civarına ulaşarak zirve yapacaktı ve bu döngü de tıpkı bir önceki 11 yıllık döngü gibi nispeten zayıf bir döngü olacaktı.

Bu tahmin bizi ikinci probleme götürüyor: Bırakın 2025’i, Temmuz 2023’te Güneş lekelerinin sayısı çoktan 159’u gördü (Ağustos ayında da 115 güneş lekesi tespit edildi). Yani bu döngüde Güneş, panelin beklediğinden çok daha hızlı “uyandı”.

1859’da telgraf sistemi çökmüştü

Bunun anlamı şu: Güneş bu döngüsündeki pik noktasına ulaştığında, önceki döngünün maksimumundan çok ama çok daha yüksek bir seviyeye ulaşabilir. Bu da modern tarihte görülmemiş sayı ve güçte jeofırtınayı tetikleyerek medeniyetimizin elektromanyetik direncini test edebilir. Örneğin 1859 yılında, “10. Güneş Döngüsü” olarak bilinen (evet, bu 11 yıllık döngüler istatistiki olarak o kadar güçlüler ki tek tek sayabiliyoruz) döngü sırasında Güneş öylesine aktifti ki Kolombiya gibi ekvator çizgisi civarındaki bölgelerde bile haftalarca süren aurora’lar gözlendi. 1859’da internet yoktu, elektrikli arabalar yoktu, dev transformatörler yoktu, akıllı şehirler yoktu, cep telefonları ve bilgisayarlar yoktu, bankalar dijital ağa muhtaç değillerdi ve daha nicesi... Buna rağmen o dönemin en yüksek teknolojisi olan telgraflar Avrupa’dan Kuzey Amerika’ya kadar uzanan bir hatta bozuldu. Bazı operatörler, telgrafları elektriğe bağlı olmamasına ve pilleri çıkarılmış olmasına rağmen, sırf atmosferik manyetizma olaylarının tellerde indüklediği elektrik nedeniyle telgraf mesajlarını alıp göndermeye devam edebildiler! 2025’te benzer bir olay tekrarlanırsa ne olacak? Son derece hassas elektronik devrelere sahip cihazlarımız bu yük atımlarına nasıl tepki verecek?

Mühendisler önlem aldı ama...

Bunları düşünmek bile ürpertici; ama açıkçası bu sistemleri inşa eden  mühendisler de salak değiller. Özellikle de Norveç gibi daha kuzey enlemlerde yaşayan ülkeler, tarihlerinde bu konuda yaşadıkları problemlerden dersler de çıkardıkları için, elektrik şebekelerini jeofırtına sebebiyle indüklenen elektriğe karşı koruyacak önlemlerle donatıyorlar.

Benzer şekilde Google ve Microsoft gibi büyük firmalar da potansiyel bir jeofırtınaya karşı koyabilecek şekilde önlemler alıyorlar. 1859 Carrington Olayı gibi katastrofik bir jeofırtına durumunda bu önlemlerin bir kısmı başarısız olup günlerce internetsiz ve elektriksiz kalmamız gibi sorunlar yaşanabilir. Ama 2021’de yapılan bir çalışmaya göre, 10 yıllık bir periyot içinde interneti bozabilecek düzeyde bir sorun yaşama ihtimalimiz şu anda %1.6 ila %12 arasında gözüküyor.

Ayrıca şimdi yapay zeka ve uzay bilimlerinin gelişmesi sayesinde Güneş’i daha yakından takip edip Güneş’te yaşanan örüntüleri daha keskin bir şekilde tahmin edebilmeye başlayacağız. Tüm bunlar birleşirse, bilime biraz daha fazla önem ve değer verirsek ve biraz da şanslıysak belki medeniyetimiz birkaç yüz veya bin yıl daha devam edebilir. Bu şahane olmaz mıydı? 

Aurora’lar nasıl oluşuyor?

Yüklü parçacıklar atmosferimize girdiklerinde oksijen ve azot atomlarıyla çarpışıyorlar. Bu atomların etrafındaki elektronlar bu yüklü parçacıkların etkisiyle uyarıldıklarında, daha üst yörüngelere sıçrayıp bir süre sonra aşağı geri iniyorlar ve etrafa o iki elektron yörüngesi arasındaki enerji farkına eş değer enerjide foton saçıyorlar. Eğer bu çarpışma 350 kilometre yüksekte oksijenle olursa kırmızı renkte, 200 kilometre civarında oksijenle olursa yeşil renkte “aurora” oluşuyor. Farklı yüksekliklerdeki farklı renklerin sebebi, bu farklı yüksekliklerde atom yoğunluğunun farklı olması ve buna göre yüklü parçacıkların soğurulma dinamiklerinin değişmesi. Çarpışmalar 100-150 kilometre civarında, oksijenle değil de azotla yaşanırsa mavimsi mor bir ışık saçıyor.