2 września 1859 roku: Telegrafy działają na elektrycznym powietrzu podczas szalonej burzy magnetycznej

1859: Eksplozja magnetyczna na Słońcu powoduje jaskrawe zorze na Ziemi i niszczy powstającą sieć telegraficzną.

2 września 1859 roku, w biurze telegraficznym przy State Street 31 w Bostonie o godzinie 9:30 rano, linie operatorów były przepełnione prądem, więc odłączyli baterie podłączone do swoich maszyn i kontynuowali pracę, używając jedynie elektryczności płynącej w powietrzu.

We wczesnych godzinach tej nocy na ziemskim niebie pojawiły się najbardziej olśniewające zorze, jakie kiedykolwiek odnotowano. Ludzie w Hawanie i na Florydzie zgłaszali, że je widzą. New York Times zamieścił liczący 3000 słów felieton, rejestrując to barwne wydarzenie purpurową prozą.

Zobacz więcej

„Z tym w końcu zmieszał się piękny odcień różu. Chmury tego koloru były najbardziej obfite na północny wschód i północny zachód od zenitu” – pisał „Times”. „Tam strzelały jedna przez drugą, przenikając się i pogłębiając, aż niebo było boleśnie jaskrawe. Nie było żadnej figury, której wyobraźnia nie mogłaby znaleźć przedstawionej przez te natychmiastowe błyski.”

Jakby to, co działo się na niebie, nie było wystarczające, infrastruktura komunikacyjna, która właśnie zaczęła się rozciągać wzdłuż Wschodniego Wybrzeża, była w rozsypce od całego elektromagnetyzmu.

„Zaobserwowaliśmy wpływ na liniach w momencie rozpoczęcia działalności – 8 o’clock – i to nadal tak silny aż do 9 1/2, jak uniemożliwić wszelkie interesy z bycia zrobione, z wyjątkiem wyrzucając baterii na każdym końcu linii i pracy przez prąd atmosferyczny całkowicie!” – napisali zdumieni operatorzy telegraficzni z Bostonu w oświadczeniu, które ukazało się w „The New York Times” w tym samym tygodniu.

Operator z Bostonu powiedział do swojego odpowiednika z Portland w stanie Maine: „Moja też jest odłączona i pracujemy z prądem auroralnym. Jak odbierasz moje pismo?”. Portland odpowiedziało: „Lepiej niż z włączonymi bateriami”, po czym z jankeskim spokojem podsumowało: „Bardzo dobrze. Shall I go ahead with business?”

W kategoriach relacji między Ziemią a jej gwiazdą, to prawdopodobnie najdziwniejsze 24 godziny w historii. People struggled to explain what had happened.

NASA’s David Hathaway, solar astronomer, said that people in the solar community were beginning to understand that there was a relationship between events on the sun and magnetism on Earth. Ale ta wiedza nie była szeroko rozpowszechniona.

Inna teoria głosiła, że zorze były w rzeczywistości zjawiskami atmosferycznymi, to znaczy pogodą określonego typu. Przedstawiano na to różnego rodzaju dowody. Zorze miały podobno dźwięk, „szum krepitacji” lub trzaskania, który oznaczał, że są to zjawiska ziemskie. Pojawiły się jeszcze dziwniejsze wyjaśnienia, jak na przykład przezabawnie żartobliwy cytat meteorologa Ebenezera Miriama w The New York Times.

„Zorza (elektryczność wyładowywana z kraterów wulkanów) albo rozpuszcza się w atmosferze i w ten sposób rozprasza się w przestrzeni, albo koncentruje się w żelatynowej substancji tworzącej meteory, zwane spadającymi gwiazdami” – napisał Miriam. „Te meteory szybko rozpuszczają się w powietrzu atmosferycznym, ale czasami docierają do Ziemi przed rozpuszczeniem i przypominają cienką skrobię.”

Ale niektórzy naukowcy byli na właściwym tropie. Osiemnaście godzin przed burzą Richard Carrington, młody, ale szanowany brytyjski astronom, prowadził swoje codzienne obserwacje plam na Słońcu, gdy zobaczył dwie błyszczące plamy światła. Wiemy teraz, że to, co zobaczył, było rozgrzaniem powierzchni Słońca ponad jego standardową, zasilaną fuzją temperaturę około 5,500 stopni Celsjusza. The energia w ten sposób przychodzić od magnetyczny eksplozja gdy destended część the słońce pole magnetyczne snapped i reconnected.

„Oni dawać daleko od the energia ekwiwalent wokoło 10 milion atomowy bomba w the sprawa godzina lub dwa,” Hathaway powiedzieć. „Jeden z nich był wyjątkowy i został zauważony, ponieważ był to rozbłysk białego światła. To faktycznie rozgrzało powierzchnię Słońca na tyle dobrze, by oświetlić Słońce.”

Choć wtedy Carrington nie wiedział, na co patrzy, pięć lat wpatrywania się w Słońce nauczyło go, że to, co widzi, jest bezprecedensowe. Kiedy we wczesnych godzinach rannych następnej nocy niebo na całym globie zaczęło przybierać jaskrawe kolory, Carrington wiedział, że coś osiągnął.

„Myślę, że stanowi to punkt zwrotny w astronomii, ponieważ po raz pierwszy astronomowie mieli konkretny dowód na to, że siła inna niż grawitacja może komunikować się na przestrzeni 93 milionów mil kosmosu” – powiedział Stuart Clark, autor książki Królowie Słońca: The Unexpected Tragedy of Richard Carrington and the Tale of How Modern Astronomy Began.

Jeszcze kilkadziesiąt lat minęło, zanim teoria naukowa dogoniła obserwacje. Brytyjscy ważniacy, tacy jak Lord Kelvin, uważali, że Słońce nigdy nie będzie w stanie dostarczyć takiego poziomu energii, jaki został zaobserwowany na Ziemi. Zrozumieć co się działo bez zrozumienia jak słońce pracowało lub natury cząsteczek nie było dokładnie łatwe.

„To świetny przykład gdzie teoria i obserwacja nie pasują do siebie,” powiedział Clark. „Naukowy establishment ma tendencję do wierzenia w teorię, ale zazwyczaj jest na odwrót, a obserwacje są poprawne. Musisz zbudować masę krytyczną obserwacji, aby zmienić teorię naukową.”

Z czasem, coraz więcej obserwacji zmieniło teorię, a Słońce zostało uznane za właściwie odpowiedzialne za burze geomagnetyczne. Lekcja technologiczna, że sprzęt elektryczny może zostać zakłócony, została jednak w dużej mierze zapomniana.

Gdy burza geomagnetyczna uderza w Ziemię, wstrząsa ziemską magnetosferą. Gdy namagnesowana plazma przesuwa linie ziemskiego pola magnetycznego, płyną prądy. Prądy te mają swoje własne pola magnetyczne i wkrótce, w dole ziemi, w grę wchodzą silne siły elektromagnetyczne. Innymi słowy, twój telegraf może działać na „prąd auroralny.”

Geomagnetyczne burze, choć, może mieć mniej łagodne skutki. 4 sierpnia 1972 roku linia telefoniczna Bell Telephone biegnąca z Chicago do San Francisco została zerwana. Naukowcy z Bell Labs chcieli dowiedzieć się, dlaczego tak się stało, a ich poszukiwania doprowadziły ich aż do 1859 roku i prądu auroralnego.

Louis Lanzerotti, obecnie profesor inżynierii w New Jersey Institute of Technology, zaczął grzebać w bibliotece Bell Labs w poszukiwaniu podobnych zdarzeń i wyjaśnień. Wraz z badaniami terenowymi, historia stała się rdzeniem nowego podejścia do budowania bardziej wytrzymałych systemów elektrycznych.

„Zrobiliśmy całą tę analizę i napisaliśmy ten artykuł w ’74 dla Bell Systems Technical Journal,” powiedział Lanzerotti. „I to naprawdę zrobiło cholernie dużą różnicę w Bell Systems. Przeprojektowali oni swoje systemy zasilania.”

Walka o zabezpieczenie systemów technicznych Ziemi przed anomaliami geomagnetycznymi trwa nadal. Pod koniec 2008 roku, Narodowa Akademia Nauk opublikowała raport na temat poważnych zdarzeń pogodowych w przestrzeni kosmicznej. Jeśli burza nawet zbliżona do poziomu z 1859 r. miałaby się powtórzyć, stwierdzono, że szkody mogłyby wynieść ponad 1 bilion dolarów, głównie z powodu zakłóceń w sieci elektrycznej.

Dane na temat częstotliwości występowania wielkich burz są skąpe. Rdzenie lodowe są głównym dowodem, który mamy poza ludzkimi dokumentami historycznymi. Naładowane cząsteczki mogą oddziaływać z azotem w atmosferze, tworząc azotki. Zwiększone stężenie tych cząsteczek można wykryć patrząc na rdzenie lodowe, które działają jak dziennik atmosfery w danym czasie. Przez ostatnie 500 lat tych danych, wydarzenie z 1859 roku było dwa razy większe niż cokolwiek innego.

Nawet w ten sposób, Słońce pozostaje trochę tajemnicą, szczególnie te ogromnie energetyczne wydarzenia. Naukowcy tacy jak Hathaway są w stanie opisać, dlaczego jedna burza geomagnetyczna może być większa niż inna, opierając się na szczegółach tego, jak powstała, ale trudno im przewidzieć, kiedy lub dlaczego może powstać dziwnie duża burza.

Naukowe zrozumienie tego, jak Słońce wpływa na Ziemię i jej zaawansowanych technologicznie ludzi nie jest kompletne, ale przynajmniej wiemy, kiedy to się zaczęło: wczesne godziny 2 września 1859 roku. 2 września 1859 roku.

„To właśnie w tym momencie zdaliśmy sobie sprawę, że te obiekty niebieskie wpłynęły na nasze technologie i sposób, w jaki chcieliśmy żyć” – powiedział Stuart.

I okazuje się, że nasza płonąca, gorąca gwiazda nadal to robi.

Zdjęcie: TRACE/NASA

Ten artykuł po raz pierwszy pojawił się w Wired Science 2 września 2009 r.

Alexis Madrigal jest obecnie starszym redaktorem w The Atlantic. Jest autorem książki Powering the Dream: The History and Promise of Green Technology.

Zobacz także:- 27 kwietnia 1791 roku: Samuel F.B. Morse, 'amerykański Leonardo’, urodzony

• Geomagnetyczna apokalipsa – i jak ją powstrzymać
• Astronauta uchwycił fantastyczne ujęcie zorzy z kosmosu
• Nowa kamera internetowa zorzy uchwyciła spektakularne filmy, Images
• Scientists Discover What Makes Northern Lights Dance
• Northern Lights’ Source Found in Giant 'Magnetic Ropes’
• Mysterious, Glowing Clouds Appear Across America’s Night Skies
• April 25, 1859: Big Dig Starts for Suez Canal
• May 15, 1859: Pierre Curie, Radium’s Co-Discoverer, Is Born
• May 22, 1859: It’s Elementary, My Dear Reader
• Aug 17, 1859: U.S. Airmail Carried by Balloon
• Aug. 27, 1859: America Enters the Oil Bidness
• Nov. 1, 1859: A Welcome Sight for Those in Peril Upon the Sea
• Sept. 2, 1969: First U.S. ATM Starts Doling Out Dollars
• Sept. 2, 1993: U.S., Russia Ink Space Pact
• Sept. 2, 1985: Hey, Everyone, We Found the Titanic