Att kraftiga solstormar träffar jorden är ovanligt. Men skulle så ske, är det moderna samhället sårbart.
Vi är beroende av elektricitet och förlitar oss i allt högre grad på elektronik och automatiserade funktioner. Inom lantbruket är olika precisionsodlingslösningar och telemetri vardag. Därför spelar rymdvädret, alltså förhållandena utanför jordens atmosfär som kan påverka oss, en allt större roll. Solens aktivitet och solvindar är rymdvädrets viktigaste drivkrafter.
I norra Kyrkslätt finns Finlands enda astronomiska radioobservatorium. Sedan grundandet 1974 har vid Metsähovi observerat aktiva galaxer, solen och jordens rotation.
– Vi gör dagliga observationer av solens aktivitet. Observationerna görs när solen är ovan horisonten, vilket sommartid betyder en större del av dygnet än vintertid. Det internationella samarbetet är sedan geografiskt fördelat så att man från jorden kan följa med solens aktivitet 24/7, berättar laboratorieingenjör Juha Kallunki, som arbetat vid Metsähovi radioobservatorum sedan år 2006.
Huvudinstrumentet vid Metsähovi radioobservatorium är det 14 diameter stora radioteleskopet. Vid observatoriet finns också flera mindre teleskop.
– Det som skiljer ett radioobservatorium från ett observatorium med optiskt teleskop är att vi kan observera solens aktivitet också när det är molnigt, eftersom radiosignalerna tränger igenom molnen. Radioteleskopet observerar också på ett annat frekvensområde än vad som ses optiskt, så de olika observationssätten stöder varandra, förklarar Kallunki.
Metsähovi publicerar öppen data på nätet. Allmänheten kan bland annat bekanta sig med utifrån millimetervågor gjorda precisionskartor på solens aktivitet.
Lantbruk och rymdteknologi
Metsähovi radioobservatorium är en del av Aalto-universitetet, Högskolan för elektroteknik. Den fasta personalen består av åtta personer, och dessutom utnyttjas observatoriet av forskare och studerande. Av personalen är sex anställda teknisk personal.
– Uppgifterna här är väldigt mångsidiga, och kräver därmed ett mångsidigt kunnande, uppfinningsrikedom och fingerfärdighet. Mycket av utrustningen som används för mätningarna kan inte köpas, utan vi bygger ihop den själv, berättar Erkki Oinaskallio, som arbetat vid Metsähovi i ungefär fyrtio år.
Av det ursprungliga teleskopet från 1970-talet är endast stödbenen, motorn och antennstyrningen kvar, själva teleskopet och den skyddande kupolen som omger teleskopet har förnyats under årens lopp.
Oinaskallio är också lantbrukare, och det ena yrket har stött det andra.
– På vintern samlas snö på kupolen som skyddar radioteleskopet. Att värma upp kupolen är trixigt, eftersom mätinstrumenten är känsliga och inte klarar av en enorm värmepåfrestning. Jag kom 1993 på idén att installera en spannmålstork, som blåser in varm luft i kupolen så att snön utanför glider ner, nämner Oinaskallio som exempel.
Han berättar vidare att när han sprutar växtskyddsmedel använder han en körguide, men årtiondena på observatoriet har också gjort honom skeptisk till att enbart förlita sig på tekniken. Det finns risk för störningar och fel.
– Man kan inte blint lita på vad en dator berättar, utan måste med sunt bondförnuft alltid utvärdera om informationen kan stämma.
Observatoriet har garderat sig mot avbrott i elförsörjningen med ett eget reservkraftsystem, som baserar sig på en traditionell dieselgenerator och superkondensatorer. De känsliga atomuren är dessutom kopplade till ackumulatorer.
Solen är högaktiv nu
Solen är hela tiden aktiv, men aktivitetsnivåerna följer ungefär elva år långa cykler. Just nu är vi på väg in i den pågående cykelns aktivaste period, toppen nås kring år 2025. Ju högre aktivitet på solen, desto större risk för störningar på jorden.
– I sommar har vi haft många aktiva områden på solen, solfläckar och solutbrott. Det är en tidsfråga när det sker ett megautbrott, men vi kan i dag inte förutspå när det sker och inte heller säga hur det påverkar jorden, säger Kallunki.
Det finns två typer av solstormar: koronamassutkastningar och elektromagnetiska strålningsutbrott, som också kallas soleruptioner. Soleruptionerna kan nå jorden snabbt, medan koronamassutkastningar når jorden på några dygn.
Koronamassutkastningarna är plasmamoln som kastas ut från solens yttre hölje. De förorsakar geomagnetiska stormar, som kan störa jordens magnetiska fält. Störningarna kan skada transformatorer, satelliter och radarsystem.
Områden som ligger närmare polerna är mer utsatta för den här typens solstormar än områden som ligger närmare ekvatorn. Till exempel slogs elnätet i Quebec, Kanada, ut i nio timmar av en koronamassutkastning år 1989. Ett annat exempel är från 2015 från Sverige, då drabbades flygtrafikens radarsystem vilket lamslog flygtrafiken.
Den andra typens solstorm, soleruptionerna, är explosioner på solens yta. Explosionerna gör att partiklar accelererar och sänder ut strålning. När strålningen når jorden kan det påverka radiokommunikationen och GPS-systemet.
– Satellittrafiken har växt mycket på senare år, och man kan inte säga hur ett megautbrott påverkar dem. Själva utbrottet varar från några sekunder till några tiotals minuter, men om en satellit går sönder, går den inte längre att rädda, säger Kallunki.
Riskerna är kända, prognosmodell under arbete
I den nationella riskbedömningen, som görs vart tredje år, identifieras solstormar bland händelser som kan medföra stora samhälleliga konsekvenser. Främst är det de indirekta konsekvenserna som utgör hotet, till exempel strömavbrott och problem med datakommunikationen.
Finlands stamnät bedöms tåla rymdvädrets förändringar förhållandevis bra, men problem i grannländerna kan påverka Finland genom det sammankopplade elnätet. Experterna bedömer vidare att kraftiga solstormar kan störa satellitbaserad dataöverföring, så att satellitbaserad positionsbestämning inte fungerar alls i ett dygn. Förlusten av GPS-satellitens tidssignal kan också påverka mobilnätens basstationer.
Vidare konstateras att eftersom allt flera funktioner styrs digitalt, kan störningar i e-tjänster medföra att fysiska tjänster som till exempel vattendistributionen störs.
Det finns i dagsläget inget pålitligt sätt att förutsäga när solstormarna inträffar eller om de träffar jorden. Metsähovi radioobservatorium är unikt globalt sett, eftersom det här är det enda observatoriet där man har en snart femtio år lång serie över solens aktivitet.
– Femtio år är visserligen en mycket kort tid i solens fyra miljarder år långa historia, påpekar Juha Kallunki.
Men femtio år är ändå en så lång tid, att forskarna anser det möjligt att bygga upp en prognosmodell. Kallunki är med i ett team som arbetar med att ta fram en prognosmodell för att bättre kunna säga med vilken sannolikhet och hur ett utbrott sker på solen samt med vilken sannolikhet en solstorm träffar jorden.
– Jag ser att det skulle finnas ett behov för en sådan prognosmodell.