Forskere: Virkelig lav risiko for, at solstorme vil påvirke Danmark

Solstorme er godt stof for medierne. Alene ordet storm lyder jo dramatisk, og hvis man så kan pege på, at solstorme i teorien kan føre til strømafbrydelser og alverdens andre ulykker, er det jo en god historie.

Men før man bliver alt for bekymret over udsigten til hårdt rumvejr med farlige konsekvenser for Jorden, bør man måske lige læne sig tilbage og læse denne artikel.

For det er måske ikke så slemt, og i Danmark vil selv en meget kraftig solstorm sandsynligvis kun resultere i flot nordlys på himlen, som det for eksempel kunne ses 8. september 2015.

Når Solen er aktiv, dannes mørke pletter på dens overflade. Disse solpletter skyldes en kraftig turbulens i magnetfeltet i netop dét område på Solen. Det kraftige magnetfelt kan vekselvirke med de varme gasser i Solens atmosfære, og så kan der komme enorme eksplosioner, såkaldte soludbrud.

Stråling og partikler strømmer fra Solen

Ved et soludbrud kommer der et glimt af kraftig elektromagnetisk stråling; røntgenstråler og ultraviolet lys. Der bliver også afsendt en byge af elektrisk ladede partikler – fortrinsvis protoner – med meget stor hastighed på op imod halvdelen af lysets hastighed.

Disse energirige partikler rammer satellitter, der kredser om Jorden. Hvis uheldet er ude, bliver elektronikken i satellitterne beskadiget, så der en sjælden gang går en satellit tabt på grund af voldsomt rumvejr.

Det er sket en håndfuld gange, men satellitproducenterne bliver stadig bedre til at gøre satellitterne modstandsdygtige over for solstorme. Man skal altså ikke være nervøs for, at kommunikations- eller GPS-systemer pludselig holder op med at fungere på grund af en solstorm.

I øvrigt er GPS-systemet ganske robust, idet der er reserve-satellitter i kredsløb. Hvis en satellit går i stykker, kan den hurtigt afløses af en anden.

Radiobølger når ikke frem

Efter at have passeret satellitterne, når den elektromagnetiske stråling først frem til molekylerne i Jordens atmosfære. Det sker allerede efter godt otte minutter efter soludbruddet. Elektroner bliver slået løs fra molekylerne, og det samme sker, når partiklerne fra Solen når frem til atmosfæren en smule senere.

Strålingsstormen kan skabe et lag i atmosfæren, som opsuger visse former for radiosignaler. Det går specielt ud over kortbølgeradio, der i dag bruges af radioamatører, men også af fly og militæret.

Radiobølgerne kan nå langt omkring, fordi de normalt reflekteres i den del af den øvre atmosfære, der kaldes ionosfæren, men når den bliver forstyrret af soludbrud, er det slut med at bruge kortbølgeradio, mens stormen varer – fra nogle minutter til få timer.

Fly kan typisk benytte satellitkommunikation i stedet, men det kan være vanskeligt at få forbindelse med en satellit over polarområderne, hvor kortbølgekommunikationen oven i købet kan være sat ud af spil i længere tid – i op til flere dage. Derfor sker det, at fly omdirigeres i forbindelse med solstorme, så man kan være sikker på, at der er hul igennem.

Kæmpe gassky kan ramme Jorden

Men alt det er kun begyndelsen. Ved et stort soludbrud kan Solen nemlig også udsende en enorm boble af gas i det, der kaldes en koronal masseudkastning. Noget af energien i Solens magnetfelter frigives i en voldsom eksplosion, og det magnetiske felt bliver i skyen, der forlader Solen med en hastighed, der kan komme helt over 10 millioner kilometer i timen.

Det udkastede stof kan have en masse på 100 millioner ton, så det er ikke småting, vi taler om.

Hvis en stor sky med det medfølgende kraftige magnetfelt har retning direkte mod Jorden, kan det skabe problemer, men set fra Solen fylder Jorden ikke meget i verdensrummet – vi er kun en ganske lille plet, der i næsten 150.000.000 kilometer væk – så det er sjældent, at vi er lige i skudlinjen.

Skulle boblen fra Solen ramme Jorden, vil den typisk gøre det i løbet af to-tre døgn, men en meget hurtig boble kan komme frem til Jorden på under et døgn. Når boblen rammer, vil dens magnetfelt vekselvirke med Jordens magnetfelt. Man kan tænke sig to enorme stangmagneter, der møder hinanden. Specielt hvis magnetfelterne peger i hver sin retning, kan effekten af sammenstødet blive stor.

Gasboblen skaber hul i magnetfeltet

Jordens magnetfelt i rummet er rettet mod nord – feltlinjerne går fra sydlige til nordlige polarområder. Hvis magnetfeltet i gasboblen har samme retning, vil de to magnetfelter afvise hinanden, så Jorden faktisk bliver bedre beskyttet mod de elektrisk ladede partikler fra Solen.

Men hvis boblens magnetfelt er rettet mod syd, bliver Jordens magnetfelt til gengæld delvist ophævet, og så kan partiklerne nemmere trænge ind. I vekselvirkningen med Jordens magnetfelt kan de elektrisk ladede partikler skabe store elektriske spændinger i atmosfæren, og det kan afspejles på Jorden.

Forklaringen på, at gassen fra Solen kan påvirke Jorden, er nu ikke helt så simpel, fortæller Peter Stauning. Han er forsker emeritus ved DMI og nok den person i Danmark, der ved mest om de geomagnetiske storme – de store ændringer i magnetfeltet om Jorden – der kan opstå, når gassen fra Solen rammer.

»Noget af solgassen kan ledes ned mod Jorden i polarområder, hvor magnetfeltet står mest åbent. Men den indirekte virkning af sammenstødet er større. Magnetfeltet i gassen giver et kraftigt elektrisk felt hen over Jordens magnetfelt, og så kan der opstå ustabilitet i feltet på natsiden af Jorden.«

Nordlyset kan nå helt ned til Danmark

I strømmen af partikler fra Solen bliver Jordens magnetfelt trykket sammen på dagsiden, mens det får en lang ‘hale’ på bagsiden. Når magnetfeltet bliver forstyrret af gasskyen fra Solen, kan der skabes meget energirig partikelstråling i haleregionen – nærmest som eksplosioner.

»Magnetfeltlinjerne leder strålingen til områderne omkring de magnetiske poler og skaber nordlys, som kan nå helt ned til Danmark,« siger Peter Stauning.

I Danmark nyder vi altså godt af solstorme, der resulterer i en koronal masseudkastning med retning mod Jorden, fordi vi så kan komme til at opleve nordlys, der normalt ikke kan ses på vores breddegrader.

Forstyrrelserne kan give strømafbrydelser

Men forstyrrelserne i magnetfeltet og den forøgede strøm af ladede partikler i den øvre atmosfære kan også give fejlstrømme i elektriske ledninger – og for den sags skyld tillige i olie- og gasledninger – nede på Jorden.

Det blev helt klart 13. marts 1989, hvor seks millioner canadiere mistede strømmen i ni timer, da elnettet i Quebec-provinsen kollapsede efter et soludbrud.

De kraftige elektriske strømme, der dannes i ionosfæren i mere end 100 kilometers højde, giver nemlig også store spændingsforskelle nede ved jorden. Man kan nærmest forstå fænomenet som en gigantisk transformator, forklarer Peter Stauning:

»I en transformator er der to spoler eller viklinger – en primærvikling og en sekundærvikling. Her er strømsystemerne i ionosfæren primærviklingen, og så har vi en anden vikling på Jorden. Det kan for eksempel være en højspændingslinje, der går fra ét punkt til et andet, og hvor løkken afsluttes igennem jorden.«

»Kraftig strøm i ionosfæren giver en tilsvarende kraftig induceret spænding i ledningen mellem jord-punkterne.«

Transformatorer kan brænde sammen

En elektrisk strøm i den øvre atmosfære giver et magnetfelt, præcis som når en ledning med strøm i påvirker en kompasnål, som den danske fysiker H.C. Ørsted viste det i 1820. Og et skiftende magnetfelt, der er helt uskadeligt for mennesker, kan medføre en elektrisk strøm i ledninger ved jordoverfladen.

Her er vi fremme ved problemets kerne og årsagen til, at solstorme ind imellem giver overskrifter i medierne. For hvis der opstår fejlstrømme i elnettet, kan det medføre strømafbrydelser.

Overspændinger – for mange volt i ledningen – kan få sikkerhedsudstyr til at frakoble elforbindelserne, og fejlstrømme på flere hundrede ampere kan ligefrem få transformatorer til at brænde sammen.

Det kræver dog lange ledninger højt mod nord eller syd, hvor strømmene i ionosfæren bliver kraftigst. Jo længere ledninger, desto kraftigere strømme bliver der skabt (induceret). Netop derfor gik det hårdt ud over Quebec i 1989 – her var der meget lange højspændingskabler, og Canada ligger højt mod nord.

Ingen problemer i Danmark

På den måde kan solstorme giver strømafbrydelser. Spørgsmålet er så, om vi kan opleve det i Danmark. Vi spørger Ari Viljanen, der er forsker ved Finlands meteorologiske institut, og som har været koordinator på det store EU-projekt EURISGIC, hvor formålet var at afdække faren ved geomagnetiske storme i Europa. Han har tjek på de mulige konsekvenser af solstorme, og omkring faren for elforsyningen siger han:

»Den bedste måde at forberede sig på geomagnetiske storme er at designe højspændingstransformatorer, så de er immune over for strømme induceret af geomagnetisme. Men det er svært og dyrt at ændre på eksisterende elnet, så alternativet kan være at følge med i udsigterne for rumvejret og så tilrettelægge driften af elnettet, så problemet ikke bliver så stort – for eksempel ved at frakoble dele af nettet, mens den geomagnetiske storm raser.«

»De nordiske højspændingsnet er ganske robuste over for fejlstrømmene. Der har ikke været meldinger om virkelig alvorlige problemer i Finland eller Norge.«

»Sverige havde en strømafbrydelse i Malmö 30. oktober 2003 på grund af en usædvanlig kraftig geomagnetisk storm, og der var også kortvarige forstyrrelser i det svenske net i forbindelse med en storm i juli 1982. Malmö er jo tæt på Danmark, men jeg har ikke hørt om problemer i Danmark.«

Minimal fare for elnettet

Det har Bent Myllerup Jensen heller ikke. Han har ellers fingeren på den elektriske puls herhjemme, for han er leder af Energinet.dk’s kontrolcenter for elsystemet. Energinet.dk er den offentlige virksomhed, der sørger for driften af elnettet i Danmark.

Ifølge ham er solstorme ikke den store trussel mod elforsyningen herhjemme:

»Vi er begunstiget af at være et lille land. Vores ledninger er jo meget korte i sammenligning med ledningerne i andre lande, og desuden vi ligger ikke specielt langt mod nord.«

»Den længste ledning, vi har i Danmark, er nok 130-140 kilometer lang. I store lande som Canada og USA har de ledninger, der er tusindvis af kilometer lange. Der kan det måske være et problem.«

Det danske elnet er forbundet med nabolandenes, men Bent Myllerup Jensen afviser, at en fejlstrøm kan hoppe til Danmark fra Norge eller Sverige. Det tillader designet af nettet simpelthen ikke.

»Vi har jo haft en del kraftige solstorme, hvor vi da også har fået varsler fra DMI, men vi har aldrig bemærket noget som helst – ikke de mindste fluktuationer i elnettet.«

»Så vi bruger ikke meget krudt på solstorme her hos Energinet.dk, og vi har ikke gjort noget specielt for at forberede os på en stor solstorm. Vi har deltaget i internationale konferencer om emnet, og så har vi vurderet, at risikoen for elnettet er ufattelig lille i Danmark. Derfor vil vi hellere bruge pengene på noget andet, for eksempel at gøre nettet modstandsdygtig over for store storme og lynnedslag.«

Nej tak til dommedagsscenarier

Peter Stauning fra DMI er enig i, at pengene er brugt bedre på at orkansikre elnettet.

»Selv ikke en voldsom solstorm som den i 1859 vil have den helt store effekt i Danmark,« siger han med henvisning til den såkaldte Carrington-begivenhed, der fandt sted omkring 1. september 1859 og blev beskrevet af den engelske amatørastronom Richard C. Carrington. Det var den største geomagnetiske storm, der hidtil er registreret, og den gav problemer for telegraferne – datidens moderne kommunikationsteknologi.

Læs mere om Carrington-stormen i artiklen ‘Historiens største solstorm opdaget‘.

»En virkelig stor begivenhed – et rigtig stort udbrud – kunne måske påvirke elnettet længere nede i Europa, for eksempel i Tyskland og Frankrig. Så kunne vi i princippet også komme til at mangle strøm i Danmark.«

»Der er så dem, der gerne vil gøre dette til et kæmpestort problem og taler om solstorme, der kan brænde hundredvis af transformatorer af. Sådan nogle ligger ikke på lager, og så kan elnettet være nede i månedsvis, fordi der mangler transformatorer. Men der er virkelig lav risiko for, at det går så galt.«

»Personligt synes jeg, at solstorme er interessante begivenheder, der ikke skal negligeres, men de skal heller ikke pustes op til at være dommedagsscenarier,« slutter Peter Stauning.