← all shorts

Astronomy

The Carrington Event

#275 · 5 min read

The 1859 solar superstorm that lit the night sky with auroras and caused telegraph wires to spark, catching fire and shocking operators.

In September 1859, the Sun unleashed a flare so powerful that telegraph wires caught fire and auroras lit the sky as far south as Cuba. We are still not ready for the next one.

On the morning of 1 September 1859, the English astronomer Richard Carrington was sketching a cluster of sunspots when a blinding white light erupted from the solar surface. He watched, astonished, as the light swelled and faded over the course of five minutes. He had just witnessed the first recorded solar flare — though he did not yet know what it was. That same morning, another astronomer, Richard Hodgson, saw the same flash from his own observatory. Neither man could have guessed what was about to hit Earth.

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Seventeen hours and thirty-six minutes later, a coronal mass ejection — a billion-tonne cloud of magnetised plasma — slammed into Earth's magnetosphere. The journey should have taken three or four days. But a previous CME, which had produced a spectacular aurora on 29 August, had cleared the interplanetary path, allowing this one to travel at nearly ten million kilometres per hour.

The night the sky caught fire

On the night of 1–2 September, the aurora borealis descended to latitudes no living person had ever seen it reach. In Havana, Cuba, the sky turned crimson. In Honolulu, witnesses reported a "light of a silvery white" that allowed them to read newspapers at midnight. Gold miners in the Rocky Mountains woke and began cooking breakfast, convinced the sun had risen. The Baltimore American and Commercial Advertiser described the light as "greater than that of the moon at its full, but with an indescribable softness and delicacy."

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

The same electromagnetic storm that painted the sky also coursed through the copper wires of the world's telegraph networks. Operators received electric shocks. Sparks leaped from terminals, setting fire to paper and wood. In Boston, a telegraph operator disconnected his batteries and found he could still transmit messages using only the current induced by the aurora. "My current is very strong at times," he reported to his counterpart in Portland, Maine, "and we can work better without the batteries." They carried on for two hours, the first time in history that a conversation was conducted on pure geomagnetic power.

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

What we still don't know

We do not know exactly how large the Carrington Event was. The Dst index, a measure of geomagnetic storm strength, has been estimated between −0.80 and −1.75 microteslas — but the instruments of 1859 were crude, and the true peak may have been far higher. A 2024 study of digitised magnetograms from Kew and Greenwich found rates of change exceeding 700 nanoteslas per minute, more than double the 1-in-100-year extreme value derived from modern digital records.

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

We do not know how often such storms occur. Tree-ring records of carbon-14 and ice-core beryllium-10 reveal that events far larger than Carrington's — such as the Miyake event of 774–775 CE — have happened at least twice in the last two millennia. But the physics of solar superflares remains poorly understood. The Sun rotates more slowly than the stars that produce such outbursts, and whether it can generate a true superflare is an open question.

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

And we do not know whether our infrastructure would survive a direct hit. A 2013 study by Lloyd's of London estimated the cost of a Carrington-class storm to the United States alone at $600 billion to $2.6 trillion — the upper end representing 15.5 percent of annual GDP. The damage would come not from the aurora but from induced currents that could melt transformers, black out power grids for months, and disrupt the supply of fertiliser and pesticides, potentially reducing global crop yields by 38 to 48 percent.

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

The 1859 storm was a warning shot. The next one may not miss.

1859年9月,太阳释放出一次威力巨大的耀斑,电报线路起火,极光照亮了远至古巴的天空。直到今天,我们仍未准备好应对下一次的到来。

1859年9月1日的清晨,英国天文学家Richard Carrington正在绘制一群太阳黑子时,一道耀眼的白光突然从太阳表面爆发出来。他惊讶地看着这道光在五分钟内膨胀又消退。他刚刚见证了历史上首次记录的solar flare——尽管他还不知道那是什么。就在同一天清晨,另一位天文学家理查德·霍奇森也从自己的天文台看到了同样的闪光。这两个人都无法预知即将袭击地球的灾难。

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

17小时36分钟后,一个coronal mass ejection——一团数十亿吨的磁化等离子体——撞击了地球的magnetosphere。这段旅程本应需要三到四天。但此前一次日冕物质抛射(CME)在8月29日制造了壮观的极光,清除了星际路径上的障碍,让这次日冕物质抛射以接近每小时一千万公里的速度飞驰而来。

天空燃烧的夜晚

9月1日至2日的夜晚,极光降临到了人类从未见过的纬度。在古巴的哈瓦那,天空变成了深红色。在檀香山,目击者报告说出现了一种“银白色的光”,使他们能够在午夜阅读报纸。落基山脉的淘金者醒来后开始准备早餐,以为太阳已经升起。Baltimore American and Commercial Advertiser将这道光芒描述为“比满月的光还要明亮,但带着难以形容的柔和与细腻”。

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

同样的电磁风暴不仅在天空中作画,也流经了全球电报网络的铜线。操作员们受到电击,火花从终端跳起,点燃了纸张和木材。在波士顿,一位电报操作员断开了电池,发现仅靠极光感应的电流,他仍然能够发送信息。“我的电流有时非常强,”他向缅因州波特兰的同事报告,“我们甚至不用电池也能更好地工作。”他们继续这样工作了两个小时,这是历史上首次完全依靠地磁能量进行对话。

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

我们仍然不知道的事

我们并不确切知道卡灵顿事件的规模有多大。Dst index,衡量地磁风暴强度的指标,估计在−0.80到−1.75微特斯拉之间——但1859年的仪器很粗糙,真正的峰值可能要高得多。2024年对基尤和格林尼治数字化磁图的研究发现,变化率超过了每分钟700纳特斯拉,是现代数字记录中100年一遇的极端值的两倍多。

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

我们不知道这样的风暴发生的频率。树木年轮中的碳-14记录和冰芯中的铍-10记录表明,比卡灵顿事件大得多的事件——比如774-775年间的Miyake event——在过去两千年内至少发生过两次。但关于太阳超级耀斑的物理机制仍然知之甚少。太阳的自转速度比产生这种爆发的恒星要慢,而它是否能真正产生超级耀斑仍是一个悬而未决的问题。

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

我们也不知道我们的基础设施是否能承受直接打击。伦敦劳合社2013年的一项研究估计,仅对美国造成卡灵顿级别的风暴的损失就高达6000亿美元至2.6万亿美元——上限相当于美国年GDP的15.5%。损害不会来自极光,而是来自可能熔化变压器、导致电网数月停电、并干扰肥料和农药供应的感应电流,这可能会使全球粮食产量减少38%到48%。

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

1859年的风暴是一次警告。下一次可能不会错过。

En septiembre de 1859, el Sol desencadenó una erupción tan poderosa que los cables de telégrafo prendieron fuego y las auroras iluminaron el cielo hasta tan al sur como Cuba. Aún no estamos preparados para la próxima.

El 1 de septiembre de 1859, por la mañana, el astrónomo inglés Richard Carrington estaba dibujando un grupo de manchas solares cuando una luz blanca deslumbrante estalló en la superficie solar. Asombrado, observó cómo la luz se expandía y desaparecía en el transcurso de cinco minutos. Acababa de presenciar el primer solar flare documentado, aunque aún no sabía qué era. Esa misma mañana, otro astrónomo, Richard Hodgson, vio el mismo destello desde su propio observatorio. Ninguno de los dos hombres podría haber adivinado lo que estaba a punto de golpear la Tierra.

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Diecisiete horas y treinta y seis minutos después, una coronal mass ejection — una nube de plasma magnetizado de miles de millones de toneladas — choco contra la magnetosphere de la Tierra. El viaje debería haber durado tres o cuatro días. Pero una CME anterior, que había producido una espectacular aurora el 29 de agosto, había limpiado la ruta interestelar, permitiendo que esta viajara a casi diez millones de kilómetros por hora.

La noche en que el cielo se incendió

La noche del 1 al 2 de septiembre, la aurora boreal descendió a latitudes que ninguna persona viva había visto nunca. En La Habana, Cuba, el cielo se tiñó de color carmesí. En Honolulu, los testigos informaron de una "luz plateada y blanca" que les permitió leer periódicos a medianoche. Mineros de oro en las Montañas Rocosas despertaron y comenzaron a preparar el desayuno, convencidos de que el sol había salido. El Baltimore American and Commercial Advertiser describió la luz como "mayor que la de la luna en su plenitud, pero con una suavidad e delicadeza indescriptibles".

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

La misma tormenta electromagnética que pintó el cielo también recorrió los cables de cobre de las redes de telégrafos del mundo. Los operadores recibieron descargas eléctricas. Chispas saltaron de los terminales, prendiendo fuego al papel y a la madera. En Boston, un operador de telégrafo desconectó sus baterías y descubrió que aún podía transmitir mensajes usando solo la corriente inducida por la aurora. "Mi corriente es muy fuerte a veces", informó a su colega en Portland, Maine, "y podemos trabajar mejor sin las baterías". Continuaron durante dos horas, la primera vez en la historia que una conversación se llevó a cabo con pura energía geomagnética.

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Lo que aún no sabemos

No sabemos con exactitud cuán grande fue el evento Carrington. El Dst index, una medida de la fuerza de las tormentas geomagnéticas, se ha estimado entre −0,80 y −1,75 microteslas, pero los instrumentos de 1859 eran primitivos y el pico real podría haber sido mucho mayor. Un estudio de 2024 de magnetogramas digitalizados de Kew y Greenwich encontró tasas de cambio superiores a 700 nanoteslas por minuto, más del doble del valor extremo de 1 en 100 años derivado de registros modernos digitales.

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

No sabemos con qué frecuencia ocurren tales tormentas. Los registros de anillos de árboles de carbono-14 y los de núcleos de hielo de berilio-10 revelan que eventos mucho mayores que el de Carrington — como el Miyake event de 774-775 d.C. — han ocurrido al menos dos veces en los últimos dos milenios. Pero la física de los superfusibles solares sigue siendo mal comprendida. El Sol gira más lentamente que las estrellas que producen tales erupciones, y si puede generar un verdadero superfusible es una cuestión abierta.

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Y no sabemos si nuestra infraestructura sobreviviría a un impacto directo. Un estudio de 2013 realizado por Lloyd's de Londres estimó el costo de una tormenta de clase Carrington solo para Estados Unidos en 600 mil millones a 2,6 billones de dólares, el extremo superior representando el 15,5 por ciento del PIB anual. El daño no vendría de la aurora, sino de las corrientes inducidas que podrían fundir transformadores, dejar sin electricidad las redes de energía durante meses y perturbar el suministro de fertilizantes y pesticidas, reduciendo potencialmente las cosechas mundiales en un 38 al 48 por ciento.

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

La tormenta de 1859 fue una advertencia. La próxima podría no fallar.

Em setembro de 1859, o Sol desencadeou uma erupção tão poderosa que os fios dos telégrafos pegaram fogo e as auroras iluminaram o céu até mesmo ao sul da Cuba. Ainda não estamos preparados para a próxima.

Na manhã de 1 de setembro de 1859, o astrônomo inglês Richard Carrington estava esboçando um grupo de manchas solares quando uma luz cegante explodiu da superfície solar. Ele observou, assombrado, enquanto a luz crescia e desaparecia ao longo de cinco minutos. Ele havia acabado de presenciar o primeiro solar flare registrado — embora ainda não soubesse o que era. Naquela mesma manhã, outro astrônomo, Richard Hodgson, viu o mesmo flash do seu próprio observatório. Nenhum dos dois homens poderia imaginar o que estava prestes a atingir a Terra.

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Seventeen horas e trinta e seis minutos depois, uma coronal mass ejection — uma nuvem de plasma magnetizado de bilhões de toneladas — atingiu a magnetosphere da Terra. A jornada deveria ter levado três ou quatro dias. Mas uma CME anterior, que havia produzido uma aurora espetacular em 29 de agosto, havia limpo o caminho interestelar, permitindo que esta viajasse a quase dez milhões de quilômetros por hora.

A noite em que o céu pegou fogo

Na noite de 1–2 de setembro, a aurora boreal desceu até latitudes que nenhuma pessoa viva jamais vira alcançar. Em Havana, Cuba, o céu tornou-se carmesim. Em Honolulu, testemunhas relataram uma "luz prateada" que permitiu que lessem jornais à meia-noite. Mineradores de ouro nas Montanhas Rochosas acordaram e começaram a cozinhar o café da manhã, convencidos de que o sol havia nascido. O Baltimore American and Commercial Advertiser descreveu a luz como "maior que a da lua cheia, mas com uma indescritível suavidade e delicadeza."

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

A mesma tempestade eletromagnética que pintou o céu também percorreu os fios de cobre das redes de telégrafo do mundo. Os operadores receberam choques elétricos. Faíscas saltaram dos terminais, incendiando papel e madeira. Em Boston, um operador de telégrafo desconectou suas baterias e descobriu que ainda podia transmitir mensagens usando apenas a corrente induzida pela aurora. "Minha corrente é muito forte às vezes", relatou a seu colega em Portland, Maine, "e conseguimos trabalhar melhor sem as baterias." Eles continuaram por duas horas, a primeira vez na história que uma conversa foi conduzida por pura energia geomagnética.

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

O que ainda não sabemos

Não sabemos exatamente quão grande foi o Evento Carrington. O Dst index, uma medida da intensidade das tempestades geomagnéticas, foi estimado entre −0,80 e −1,75 microteslas — mas os instrumentos de 1859 eram primitivos, e o pico verdadeiro pode ter sido muito maior. Um estudo de 2024 de magnetogramas digitalizados de Kew e Greenwich encontrou taxas de mudança excedendo 700 nanoteslas por minuto, mais do que o dobro do valor extremo de 1 em 100 anos derivado dos registros modernos digitais.

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Não sabemos com que frequência tais tempestades ocorrem. Registros de anéis de árvores de carbono-14 e de núcleos de gelo de berílio-10 revelam que eventos muito maiores que o de Carrington — como o Miyake event de 774–775 d.C. — ocorreram ao menos duas vezes nos últimos dois milênios. Mas a física dos superfusos solares ainda é mal compreendida. O Sol gira mais devagar que as estrelas que produzem tais explosões, e se ele pode gerar um verdadeiro superfuso é uma questão em aberto.

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

E não sabemos se nossa infraestrutura sobreviveria a um golpe direto. Um estudo de 2013 da Lloyd's of London estimou o custo de uma tempestade da classe Carrington somente nos Estados Unidos em 600 bilhões a 2,6 trilhões de dólares — o extremo superior representando 15,5% do PIB anual. O dano viria não da aurora, mas das correntes induzidas que poderiam derreter transformadores, deixar as redes elétricas sem energia por meses e perturbar o fornecimento de fertilizantes e pesticidas, potencialmente reduzindo as colheitas globais em 38 a 48 por cento.

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

A tempestade de 1859 foi um aviso. O próximo pode não errar.

في سبتمبر 1859، أطلق الشمس شرارة قوية لدرجة اشتعال أسلاك التلغراف واندلع فيها الشفق القطبي في السماء حتى جنوب كوبا. لا نزال غير مستعدين للقادمة.

في الصباح الأول من سبتمبر 1859، كان الفلكي الإنجليزي Richard Carrington يرسم مجموعة من بقع الشمس عندما اندلعت ضوء أبيض مبهر من سطح الشمس. تفرس، مذهولًا، بينما انتشر الضوء وانطفأ على مدار خمس دقائق. كان قد شهد أول solar flare مُسجَّلة — على الرغم من أنه لم يكن يعرف ما هي بعد. في الصباح نفسه، شاهد عالم فلك آخر هو ريتشارد هودجسون نفس الوميض من مراصدته الخاصة. لم يكن لأي من الرجلين أن يتخيل ما سيضرب الأرض في الأعماق.

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

بعد 17 ساعة و36 دقيقة، اصطدم coronal mass ejection — سحابة تزن مليار طن من البلازما المغناطيسية — بـ magnetosphere الأرض. كان من المفترض أن يستغرق الرحلة 3 إلى 4 أيام. لكن اندفاعة سابقة من CME، التي أنتجت شفقًا أوروبيًا مذهلًا في 29 أغسطس، أزالت مسار الفضاء بين الكواكب، مما سمح لهذا الأخير بالسفر بسرعة تصل إلى عشرة ملايين كيلومتر في الساعة.

ليلة اشتدت فيها النيران في السماء

في ليلة 1–2 سبتمبر، انخفض الشفق القطبي إلى خطوط عرض لم يرَها أي شخص حي من قبل. في هافانا، كوبا، تحولت السماء إلى اللون الأحمر. وفي هونولولو، أفاد الشهود عن "ضوء فضي أبيض" سمح لهم بقراءة الصحف في منتصف الليل. في جبال روكي، استيقظ عمال الذهب وبدأوا في طهي الإفطار معتقدين أن الشمس ارتفعت. وصف Baltimore American and Commercial Advertiser الضوء بأنه "أكبر من ضوء القمر في أكمله، لكنه يتمتع بعذوبة ونعومة لا يمكن وصفها."

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

نفس العاصفة المغناطيسية التي رسمت السماء اجتاحت أيضًا أسلاك النحاس في شبكات التلغراف العالمية. تلقى المشغلون صدمات كهربائية. اندلعت الشرر من المحطات، مما أدى إلى اشتعال النار في الورق والخشب. في بوسطن، قام مشغل تلغراف بتقسيم بطارياته ووجد أنه ما زال يمكنه إرسال الرسائل باستخدام التيار المُستحث فقط من الشفق. "أحيانًا يكون تياري قويًا جدًا"، أفاد للمقابل في بورتلاند، مين، "ويمكننا العمل بشكل أفضل بدون البطاريات." واصلوا العمل لمدة ساعتين، وهي المرة الأولى في التاريخ التي تتم فيها محادثة باستخدام طاقة مغناطيسية خالصة.

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

ما لا نزال لا نعرفه

لا نعرف بالضبط حجم حدث كارينجتون. تُقاس Dst index، وهي مقياس قوة العواصف المغناطيسية، بين −0.80 و−1.75 مايكرو تسلا — لكن أدوات عام 1859 كانت بدائية، وقد يكون الذروة الحقيقية أعلى بكثير. وجدت دراسة عام 2024 حول مخططات المغناطيسية الرقمية من كيو وجرينتش معدلات تغيير تتجاوز 700 نانو تسلا في الدقيقة، أي أكثر من ضعف القيمة القصوى التي تُستنتج من السجلات الرقمية الحديثة.

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

لا نعرف كم مرة تحدث مثل هذه العواصف. تُظهر سجلات الأشجار للكربون-14 وسجلات الثلج للبيريليوم-10 أن حدثًا أكبر بكثير من كارينجتون — مثل Miyake event لعام 774–775 م — حدث على الأقل مرتين في آخر ألفي عام. لكن فيزياء الانفجارات الشمسية الكبيرة ما زالت غير مفهومة بشكل جيد. تدور الشمس ببطء أكبر من النجوم التي تُنتج مثل هذه الانفجارات، وسؤال ما إذا كانت الشمس قادرة على إنتاج انفجار حقيقي كبير هو سؤال مفتوح.

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

ولم نعرف ما إذا كانت البنية التحتية سنجا من ضربة مباشرة. وجدت دراسة عام 2013 أجراها لودز لندن أن تكلفة عاصفة من فئة كارينجتون على الولايات المتحدة وحدها ستتراوح بين 600 مليار دولار و2.6 تريليون دولار — حيث تمثل القيمة العليا 15.5 في المائة من الناتج المحلي الإجمالي السنوي. ستحدث الأضرار ليس من الشفق نفسه، بل من التيارات المُستحثة التي قد تذيب المحولات وتقطع الشبكات الكهربائية لأشهر، وتُعطل إمدادات الأسمدة والمبيدات، مما قد يقلل من إنتاجية المحاصيل العالمية بنسبة 38 إلى 48 في المائة.

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

كان عاصفة عام 1859 تحذيرًا أوليًا. قد لا يفوت التالي.

1859年9月、太陽は史上最大のフレアを放ち、電信線が発火し、キューバまで届くほど極光が空を彩った。私たちは次の到来にはいまだ準備ができていない。

1859年9月1日午前、イギリスの天文学者Richard Carringtonは、太陽黒点の集まりをスケッチしていた。そのとき、太陽表面から一瞬にして目をそらすことができないほどの白い光が爆発した。彼は、その光が5分の間に膨れあがり、次第に消えていくのを驚きつつ見守った。彼が目撃したのは、記録上最初のsolar flareだったが、そのときその事象が何かはまだ理解していなかった。同じ朝、別の天文学者リチャード・ホッジソンも、自宅の天文台から同じ光を観測していた。どちらの人物も、まもなく地球に襲いかかる出来事について想像もしていなかった。

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

17時間36分後、coronal mass ejection——10億トンもの磁気プラズマの雲——が地球のmagnetosphereに激突した。この到達には本来3〜4日かかるはずだった。しかし、8月29日に起きた壮観なオーロラをもたらした前回のCMEが、惑星間の道を掃き清めていたため、今回のそれはほぼ1000万km/hという速さで進んできた。

空が燃えた夜

9月1〜2日の夜、オーロラはかつて誰も見たことのない緯度まで南下した。キューバのハバナでは空が赤く染まった。ホノルルでは、見物した人々が「銀白色の光」として記録し、それによって深夜に新聞を読むことができたと報告している。ロッキー山脈の金鉱夫たちは、太陽が昇ったと信じて目覚め、朝食を始めた。Baltimore American and Commercial Advertiserはその光を「満月の光よりも明るく、しかし説明できないほどの柔らかさと繊細さを備えていた」と描写している。

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

このオーロラによって彩られた空を描き出すのと同時に、電磁嵐は世界中の電信網の銅線を通り抜けていった。操作士たちは電撃を受けることになり、端子から火花が迸り、紙や木が燃え始めた。ボストンでは、電信操作士がバッテリーを外してみたが、オーロラによって誘導された電流だけでメッセージを送信できた。メイン州ポートランドの同僚に向け、「私の電流は非常に強力なときがあり、バッテリーなしでも通信がよりスムーズに行える」と報告した。彼らは2時間にわたって会話を続け、これは人類史上初めて、純粋な地磁気エネルギーによる会話だった。

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

まだわかっていないこと

私たちは、カーリントン事象がどの程度の規模だったのか正確には知らない。地磁気嵐の強さを測るDst indexは−0.80〜−1.75マイクロテスラの間と推定されているが、1859年の機器は粗末なものであり、実際のピーク値ははるかに高かった可能性がある。ケウとグリニッジのデジタル化された磁気図の2024年の研究では、変化率が1分間に700ナノテスラを超えており、現代のデジタル記録から導かれる100年に1度の極値の2倍以上であることが明らかになった。

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

私たちは、こうした嵐がどのくらいの頻度で起こるかも知らない。木の年輪に含まれる炭素14や氷のコアに含まれるベリリウム10の記録によれば、カーリントン事象よりはるかに規模の大きな出来事——例えば774〜775年のMiyake event——は、過去2千年間に少なくとも2回は発生している。しかし、太陽超フレアの物理学はまだ十分に理解されていない。太陽は、こうした爆発を起こす他の星よりもゆっくり回転しており、太陽が本当に超フレアを起こすことができるかどうかは未解決の問題である。

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

そして、私たちは、現代のインフラが直接の打撃に耐えられるかどうかを知らない。ロンドン・ロイズの2013年の研究では、カーリントン級の嵐がアメリカ合衆国だけで6000億ドル〜2.6京ドルの被害をもたらすと推定されている。上端値は年間GDPの15.5%に相当する。この被害はオーロラからではなく、変圧器を溶かす可能性のある誘導電流によってもたらされる。電力網が何ヶ月も停電し、肥料や農薬の供給が乱れ、世界の農作物収穫量が38〜48%減少する可能性がある。

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

1859年の嵐は警告弾だった。次の嵐は、見逃されないかもしれない。

Pada September 1859, Matahari melepaskan semburan cahaya yang begitu dahsyat hingga kabel telegraf terbakar dan aurora menyinari langit hingga ke selatan seperti Kuba. Kita masih belum siap menghadapi yang berikutnya.

Pada pagi hari 1 September 1859, astronom Inggris Richard Carrington sedang menggambar sekelompok bintik matahari ketika cahaya putih yang membutakan meledak dari permukaan matahari. Ia tercengang sambil mengamati cahaya itu mengembang dan memudar dalam waktu lima menit. Ia baru saja menyaksikan solar flare yang tercatat pertama kali — meskipun ia belum mengetahui apa sebenarnya itu. Pagi yang sama, seorang astronom lain, Richard Hodgson, melihat kilatan yang sama dari observatoriumnya sendiri. Tidak ada dari kedua orang itu yang mungkin menebak apa yang segera menghantam Bumi.

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Tujuh belas jam dan tiga puluh enam menit kemudian, sebuah coronal mass ejection — awan plasma bermagnet seberat miliaran ton — menabrak magnetosphere Bumi. Perjalanan tersebut seharusnya memakan waktu tiga hingga empat hari. Namun, sebuah CME sebelumnya yang menghasilkan aurora yang mengagumkan pada 29 Agustus telah membersihkan jalur antariksa, memungkinkan yang ini bergerak hampir sepuluh juta kilometer per jam.

Malam langit terbakar

Pada malam 1–2 September, aurora borealis turun ke lintang-lintang yang belum pernah dilihat oleh siapa pun yang masih hidup. Di Havana, Kuba, langit berubah menjadi merah. Di Honolulu, para saksi melaporkan "cahaya berwarna perak putih" yang memungkinkan mereka membaca koran pada tengah malam. Pencari emas di Pegunungan Rocky bangun dan mulai memasak sarapan, yakin matahari telah terbit. Baltimore American and Commercial Advertiser menggambarkan cahaya itu sebagai "lebih terang dari cahaya bulan purnama, tetapi dengan kelembutan dan kehalusan yang tak terdeskripsikan."

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Gelombang elektromagnetik yang sama yang menghiasi langit juga mengalir melalui kabel tembaga jaringan telegraf di seluruh dunia. Operator-operator mendapat kejut listrik. Percikan melompat dari terminal-terminal, menyebabkan kertas dan kayu terbakar. Di Boston, seorang operator telegraf memutus baterainya dan menemukan bahwa ia masih bisa mengirim pesan hanya dengan arus yang diinduksi oleh aurora. "Arus saya sangat kuat terkadang," katanya kepada rekan di Portland, Maine, "dan kita bisa berkomunikasi lebih baik tanpa baterai." Mereka melanjutkan selama dua jam, pertama kalinya dalam sejarah percakapan dilakukan menggunakan tenaga geomagnetik murni.

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Apa yang masih belum kita ketahui

Kita tidak tahu pasti seberapa besar peristiwa Carrington itu. Dst index, ukuran kekuatan badai geomagnetik, diperkirakan antara −0,80 dan −1,75 mikrotesla — tetapi alat-alat tahun 1859 sangat sederhana, dan puncak sebenarnya mungkin jauh lebih tinggi. Studi tahun 2024 tentang magnetogram digital dari Kew dan Greenwich menemukan laju perubahan melebihi 700 nanotesla per menit, lebih dari dua kali nilai ekstrem 1 dari 100 tahun yang dihitung dari catatan digital modern.

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Kita tidak tahu seberapa sering badai semacam itu terjadi. Rekam cincin pohon karbon-14 dan inti es berilium-10 menunjukkan bahwa peristiwa jauh lebih besar dari Carrington — seperti Miyake event 774–775 M — telah terjadi setidaknya dua kali dalam dua milenium terakhir. Namun, fisika tentang superledakan matahari tetap kurang dipahami. Matahari berotasi lebih lambat dari bintang-bintang yang menghasilkan ledakan-ledakan semacam itu, dan apakah matahari mampu menghasilkan superledakan sejati masih menjadi pertanyaan terbuka.

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Dan kita tidak tahu apakah infrastruktur kita akan bertahan dari pukulan langsung. Studi tahun 2013 oleh Lloyd's of London memperkirakan biaya badai kelas Carrington terhadap Amerika Serikat sendiri mencapai 600 miliar hingga 2,6 triliun dolar — angka tertinggi mewakili 15,5 persen dari PDB tahunan. Kerusakan tidak akan berasal dari aurora tetapi dari arus yang diinduksi yang bisa melelehkan transformator, mematikan jaringan listrik selama berbulan-bulan, dan mengganggu pasokan pupuk dan pestisida, yang mungkin mengurangi hasil panen global sebesar 38 hingga 48 persen.

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Badai tahun 1859 adalah tembakan peringatan. Yang berikutnya mungkin tidak meleset.

En septembre 1859, le Soleil déclencha une éruption si puissante que les fils télégraphiques prirent feu et que les aurores éclairèrent le ciel jusqu'en Cuba. Nous ne sommes toujours pas prêts pour la prochaine [[Label]].

Le matin du 1er septembre 1859, l'astronome anglais Richard Carrington esquissait un groupe d'auréoles solaires lorsqu'une lumière blanche aveuglante jaillit de la surface du Soleil. Ébahi, il regarda la lumière s'étendre puis s'estomper sur une période de cinq minutes. Il venait de témoigner du premier solar flare jamais enregistré — même s'il ne savait pas encore ce que c'était. Ce même matin, un autre astronome, Richard Hodgson, aperçut la même flamme depuis son propre observatoire. Aucun des deux hommes n'aurait pu imaginer ce qui allait bientôt frapper la Terre.

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Dix-sept heures et trente-six minutes plus tard, un coronal mass ejection — un nuage de plasma magnétisé pesant plusieurs milliards de tonnes — percuta l'magnetosphere terrestre. Le voyage aurait dû durer trois ou quatre jours. Mais une CME antérieure, qui avait produit une aurore spectaculaire le 29 août, avait dégagé le chemin interplanétaire, permettant à celle-ci de voyager à près de dix millions de kilomètres à l'heure.

La nuit où le ciel s'enflamma

La nuit du 1er au 2 septembre, l'aurore boréale descendit à des latitudes que personne de son époque n'avait jamais vues. À La Havane, à Cuba, le ciel devint écarlate. À Honolulu, des témoins rapportèrent une « lumière argentée » qui leur permit de lire les journaux à minuit. Des mineurs d'or dans les Rocheuses se réveillèrent et commencèrent à préparer le petit-déjeuner, persuadés que le soleil s'était levé. Le Baltimore American and Commercial Advertiser décrivit la lumière comme « plus intense que celle de la lune lors de son plein, mais avec une douceur et une délicatesse indescriptibles ».

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

La même tempête électromagnétique qui colorait le ciel traversa également les fils de cuivre des réseaux télégraphiques du monde entier. Les opérateurs reçurent des chocs électriques. Des étincelles jaillirent des terminaux, mettant le feu au papier et au bois. À Boston, un opérateur télégraphique débrancha ses batteries et découvrit qu'il pouvait néanmoins transmettre des messages en utilisant uniquement le courant induit par l'aurore. « Mon courant est très fort parfois », rapporta-t-il à son collègue à Portland, dans le Maine, « et nous pouvons mieux travailler sans les batteries. » Ils continuèrent pendant deux heures, la première fois de l'histoire où une conversation fut menée grâce à une énergie géomagnétique pure.

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Ce que nous ne savons toujours pas

Nous ne savons pas exactement quelle était l'ampleur de l'événement Carrington. L'Dst index, une mesure de l'intensité des tempêtes géomagnétiques, a été estimée entre −0,80 et −1,75 microteslas — mais les instruments de 1859 étaient primitifs, et le pic réel pourrait avoir été bien plus élevé. Une étude de 2024 sur des magnétogrammes numérisés de Kew et de Greenwich a révélé des taux de variation dépassant 700 nanoteslas par minute, plus du double de la valeur extrême de 1 sur 100 ans dérivée des enregistrements numériques modernes.

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Nous ne savons pas non plus à quelle fréquence de telles tempêtes se produisent. Les enregistrements des cernes d'arbres en carbone-14 et des carottes de glace en beryllium-10 révèlent que des événements bien plus importants que celui de Carrington — tels que l'Miyake event de 774-775 après J.-C. — se sont produits au moins deux fois au cours des deux derniers millénaires. Mais la physique des super-faibles solaires reste mal comprise. Le Soleil tourne plus lentement que les étoiles qui produisent de tels phénomènes, et il est encore incertain s'il peut générer un véritable super-faible.

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Et nous ne savons pas si notre infrastructure survivrait à un impact direct. Une étude de 2013 menée par Lloyd's de Londres a estimé le coût d'une tempête de type Carrington pour les seuls États-Unis entre 600 milliards et 2,6 billions de dollars — la borne supérieure représentant 15,5 % du PIB annuel. Les dégâts ne proviendraient pas de l'aurore, mais des courants induits capables de faire fondre les transformateurs, de laisser les réseaux électriques hors service pendant des mois et de perturber l'approvisionnement en engrais et pesticides, réduisant potentiellement les rendements agricoles mondiaux de 38 à 48 %.

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

La tempête de 1859 était une mise en garde. La prochaine pourrait ne pas manquer.

Im September 1859 entlud sich die Sonne in einem solch mächtigen Sonnensturm, dass Telegraphenleitungen Feuer fingen und Nordlichter den Himmel bis hinunter nach Kuba erhellten. Wir sind immer noch nicht auf den nächsten vorbereitet.

Am Morgen des 1. September 1859 zeichnete der englische Astronom Richard Carrington gerade ein Bündel von Sonnenflecken, als ein blendendes weißes Licht aus der Sonnenoberfläche außerhalb brach. Er beobachtete fasziniert, wie das Licht in den fünf Minuten anschwellte und wieder verblasste. Er hatte gerade das erste dokumentierte solar flare gesehen – auch wenn er noch nicht wusste, was es war. Am gleichen Morgen sah ein anderer Astronom, Richard Hodgson, das gleiche Lichtblitz aus seinem eigenen Observatorium. Keiner der beiden Männer hätte ahnen können, was kurz darauf die Erde traf.

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

17 Stunden und 36 Minuten später prallte ein coronal mass ejection – eine Billion Tonnen magnetisierter Plasma – mit der magnetosphere der Erde zusammen. Die Reise hätte drei oder vier Tage dauern sollen. Doch eine vorherige CME, die am 29. August eine spektakuläre Polarlichtshow erzeugt hatte, hatte den interplanetaren Weg geräumt, wodurch diese eine Reisegeschwindigkeit von fast zehn Millionen Kilometern pro Stunde erreichte.

Die Nacht, in der der Himmel Feuer fing

An der Nacht des 1. bis 2. September stieg das Nordlicht bis zu Breitengraden, die kein lebender Mensch jemals zuvor gesehen hatte. In Havanna, Kuba, färbte sich der Himmel karminrot. In Honolulu berichteten Zeugen von einem „Licht silberweißer Farbe“, das es ihnen ermöglichte, Zeitungen um Mitternacht zu lesen. Goldgräber in den Rocky Mountains wachten auf und begannen ihr Frühstück zu kochen, überzeugt davon, die Sonne sei aufgegangen. Der Baltimore American and Commercial Advertiser beschrieb das Licht als „heller als das der vollen Mondscheins, aber mit einer unbeschreiblichen Weichheit und Zartheit.“

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Die gleiche elektromagnetische Störung, die den Himmel bemalte, durchfloss auch die Kupferleitungen der weltweiten Telegrafen-Netze. Die Bediener erhielten elektrische Schläge. Funken sprangen von den Terminals ab und entzündeten Papier und Holz. In Boston trennte ein Telegrafenbediener seine Batterien und stellte fest, dass er Nachrichten weiterhin senden konnte, nur angetrieben durch den Strom, der vom Polarlicht induziert wurde. „Mein Strom ist manchmal sehr stark“, berichtete er seinem Kollegen in Portland, Maine, „und wir können besser arbeiten, ohne die Batterien.“ Sie arbeiteten zwei Stunden lang, der erste Moment in der Geschichte, in dem ein Gespräch ausschließlich auf reiner geomagnetischer Energie stattfand.

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Was wir immer noch nicht wissen

Wir wissen nicht genau, wie groß das Carrington-Ereignis war. Der Dst index, ein Maß für die Stärke geomagnetischer Stürme, wurde auf einen Wert zwischen −0,80 und −1,75 Mikrotesla geschätzt – doch die Geräte von 1859 waren grob, und der wahre Höhepunkt könnte deutlich höher gelegen haben. Eine Studie von 2024 zu digitalisierten Magnetogrammen von Kew und Greenwich ergab Änderungsraten von mehr als 700 Nanotesla pro Minute, mehr als das Doppelte des Extremwerts, der aus modernen digitalen Aufzeichnungen für ein Ereignis mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu 100 abgeleitet wird.

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Wir wissen nicht, wie oft solche Stürme vorkommen. Baumringaufzeichnungen von Kohlenstoff-14 und Eisbohrkerne von Beryllium-10 zeigen, dass Ereignisse, die um ein Vielfaches größer als das von Carrington waren – wie das Miyake event von 774–775 n. Chr. – mindestens zweimal in den letzten zwei Millennien stattgefunden haben. Doch die Physik der Sonnen-Überflutungen ist nach wie vor schlecht verstanden. Die Sonne rotiert langsamer als die Sterne, die solche Ausbrüche verursachen, und ob sie einen echten Überflutung auslösen kann, ist eine offene Frage.

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Und wir wissen nicht, ob unsere Infrastruktur einen direkten Treffer überleben würde. Eine 2013 von Lloyd’s of London durchgeführte Studie schätzte die Kosten eines Carrington-ähnlichen Sturms für die Vereinigten Staaten allein auf 600 Milliarden bis 2,6 Billionen Dollar – die obere Grenze entspricht 15,5 Prozent des jährlichen Bruttoinlandsprodukts. Der Schaden würde nicht vom Polarlicht kommen, sondern von induzierten Strömen, die Transformatoren schmelzen, Stromnetze monatelang lahmlegen und die Lieferung von Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln stören könnten, was weltweit die Getreideernte um 38 bis 48 Prozent reduzieren könnte.

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Der Sturm von 1859 war eine Warnung. Der nächste könnte nicht daneben gehen.

В сентябре 1859 года Солнце испустило вспышку настолько сильную, что телеграфные провода загорелись, а полярные сияния озарили небо так далеко на юге, как до Кубы. Мы до сих пор не готовы к следующей.

В утренние часы 1 сентября 1859 года английский астроном Richard Carrington рисовал кластер солнечных пятен, когда от поверхности Солнца вспыхнул ослепительный белый свет. Он изумлённо наблюдал, как свет расширялся и затухал в течение пяти минут. Он только что стал свидетелем первого зарегистрированного solar flare — хотя ещё не знал, что это такое. В тот же утренний час другой астроном, Ричард Ходжсон, увидел ту же вспышку из своей обсерватории. Ни один из мужчин не мог предположить, что вот-вот ударит Землю.

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Семнадцать часов и тридцать шесть минут спустя coronal mass ejection — облако плазмы массой в миллиард тонн — врезалось в magnetosphere Земли. Путешествие должно было занять три-четыре дня. Но предыдущий выброс СМВ, вызвавший потрясающий северный сияние 29 августа, очистил межпланетный путь, позволив этому облаку двигаться со скоростью почти десять миллионов километров в час.

Ночь, когда загорелось небо

В ночь с 1 на 2 сентября северное сияние опустилось на широты, которые ни один живущий человек никогда раньше не видел. В Гаване, Куба, небо стало красным. В Гонолулу свидетели сообщили о «свете серебристо-белого цвета», позволившем им читать газеты в полночь. Золотоискатели в горах Роки проснулись и начали готовить завтрак, уверенные, что взошло солнце. Baltimore American and Commercial Advertiser описал свет как «сильнее, чем свет полной луны, но с неописуемой мягкостью и нежностью».

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Та же электромагнитная буря, что раскрасила небо, пронеслась по медным проводам телеграфных сетей мира. Операторы получали электрические удары. Искры прыгали с клемм, вызывая пожары в бумаге и дереве. В Бостоне телеграфист отключил батареи и обнаружил, что может передавать сообщения, используя только ток, индуцированный северным сиянием. «Мой ток иногда очень сильный», — сообщил он своему коллеге в Портленде, штат Мэн, — «и мы работаем лучше без батарей». Они продолжали работать в течение двух часов, впервые в истории ведя беседу на чистой геомагнитной энергии.

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

То, чего мы до сих пор не знаем

Мы не знаем точно, насколько был велик Каррингтоновский всплеск. Dst index, измерение силы геомагнитной бури, оценивается между −0,80 и −1,75 микротесла, но приборы 1859 года были грубыми, и пик может быть намного выше. Исследование 2024 года, проведенное с использованием цифровых магнитограмм из Кью и Гринвича, показало скорости изменения, превышающие 700 нанотесла в минуту, более чем в два раза превышающие экстремальные значения, рассчитанные по современным цифровым данным, соответствующие 1 случаю из 100 лет.

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Мы не знаем, как часто происходят такие бури. Записи в древесных кольцах по содержанию углерода-14 и в ледяных кернах по содержанию бериллия-10 показывают, что события, намного превосходящие Каррингтоновский, такие как Miyake event 774–775 гг. н.э., происходили как минимум дважды за последние две тысячи лет. Но физика солнечных сверхвспышек до сих пор плохо понята. Солнце вращается медленнее, чем звезды, вызывающие такие выбросы, и вопрос о том, может ли оно вызвать настоящую сверхвспышку, остаётся открытым.

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

И мы не знаем, выдержит ли наша инфраструктура прямого удара. Исследование 2013 года, проведенное Lloyd's of London, оценило стоимость Каррингтоновского класса бури только для США в 600 миллиардов до 2,6 триллионов долларов — верхняя граница составляет 15,5 процента годового ВВП. Ущерб не будет исходить от сияния, а от индуцированных токов, которые могут расплавить трансформаторы, вызвать отключение электросетей на месяцы и нарушить поставки удобрений и пестицидов, что потенциально может сократить мировой урожай на 38–48 процентов.

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

Шторм 1859 года был предупреждающим выстрелом. Следующий может не промахнуться.

1859년 9월, 태양은 전신선이 불타오를 만큼 강력한 플레어를 방출했고, 그로 인해 쿠바까지 도달한 북극광이 하늘을 물들였다. 우리는 다음 번을 위해 여전히 준비되어 있지 않다.

1859년 9월 1일 오전, 영국의 천문학자 Richard Carrington은 태양흑점 군을 스케치하고 있었는데 갑자기 태양 표면에서 눈부신 하얀빛이 폭발했다. 그는 깜짝 놀라 5분 동안 빛이 부풀어 오르고 사라지는 모습을 지켜보았다. 그는 역사상 처음으로 기록된 solar flare을 목격한 것이었지만, 그것이 무엇인지 아직 몰랐다. 같은 날 아침, 또 다른 천문학자 리차드 홀드슨(Richard Hodgson)도 자신의 천문대에서 똑같은 빛을 보았다. 이 두 사람은 곧 지구에 닥칠 일에 대해 아무것도 몰랐다.

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

17시간 36분 후, coronal mass ejection— 수십억 톤에 달하는 자화 플라즈마 구름—가 지구의 magnetosphere에 부딪쳤다. 이 여정은 3~4일이 걸려야 했다. 하지만 8월 29일에 발생한 또 다른 CME가 장엄한 극광을 일으키며 행성 간의 길을 비워 주었고, 이 때문에 이번 CME는 시속 약 1천만 킬로미터에 가까운 속도로 이동할 수 있었다.

하늘이 불타는 밤

9월 1~2일 밤, 극광이 살아 있는 사람이 본 적 없는 낮은 위도까지 내려왔다. 쿠바 하바나에서는 하늘이 붉게 물들었다. 호놀룰루에서는 극광이 "은백색의 빛"으로 묘사되며 자정에도 신문을 읽을 수 있을 정도였다. 로키 산맥에서 금을 캐던 광부들이 일어나 아침을 준비하기 시작했을 정도로 태양이 떠올랐다고 확신했다. Baltimore American and Commercial Advertiser는 이 빛을 "가장 밝은 보름달의 빛보다 밝지만, 묘사할 수 없는 부드러움과 섬세함을 지닌" 것으로 묘사했다.

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

이 전자기 폭풍이 하늘을 물들인 것처럼, 전 세계의 전신망 구리선을 통해 흘러들었다. 전신 기사들은 전기 충격을 받았다. 단자에서 불꽃이 튀어나와 종이와 나무를 태웠다. 보스턴의 전신 기사는 배터리를 분리하고 극광에 의해 유도된 전류만으로도 메시지를 전송할 수 있다는 것을 발견했다. "제 전류가 매우 강할 때가 있어요," 그는 메인 주 포틀랜드에 있는 동료에게 보고했다. "배터리 없이도 더 잘 작동합니다." 두 사람은 2시간 동안 대화를 이어갔으며, 이는 역사상 처음으로 순수한 지자기 전력으로 이루어진 대화였다.

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

여전히 알지 못하는 것들

우리는 카링턴 이벤트의 규모를 정확히 모른다. Dst index는 지자기 폭풍의 세기를 나타내는 지표로, -0.80에서 -1.75 마이크로테슬라 사이로 추정되지만, 1859년의 기구는 조악했고, 실제 최고치는 훨씬 높았을 수 있다. 2024년 케이우와 그린위치에서 디지털화된 자기도를 분석한 연구에서 변화율이 분당 700나노테슬라를 넘는 것으로 나타났으며, 이는 현대 디지털 기록에서 도출된 100년에 한 번의 극단적 수준의 2배 이상이었다.

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

우리는 이러한 폭풍이 얼마나 자주 발생하는지도 모른다. 탄소-14의 나무 고리 기록과 베릴륨-10의 얼음 코어 기록은 카링턴 이벤트보다 훨씬 큰 사건—예를 들어 서기 774~775년의 Miyake event—가 지난 2천 년 사이에 적어도 두 번은 일어났다는 것을 보여준다. 하지만 태양 초플레어의 물리적 메커니즘은 여전히 잘 이해되지 않는다. 태양은 이러한 폭발을 일으키는 별들보다 느리게 자전하며, 태양이 진짜 초플레어를 일으킬 수 있는지는 여전히 미지의 영역이다.

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

우리는 우리의 인프라가 직접적인 타격을 견딜 수 있을지도 모른다. 런던의 로이즈(Lloyd's)가 2013년에 발표한 연구에 따르면, 미국만을 대상으로 한 카링턴급 폭풍의 비용은 6000억 달러에서 2.6조 달러에 달할 것으로 추정되며, 상한선은 연간 GDP의 15.5%에 해당한다. 피해는 극광에서 오는 것이 아니라, 변압기를 녹일 수 있는 유도 전류에서 비롯되며, 전력망이 수개월 동안 정지되고 비료와 살충제 공급이 중단되어 글로벌 곡물 수확량이 38~48% 감소할 수 있다.

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

1859년의 폭풍은 경고였다. 다음 폭풍은 빗나가지 않을 수도 있다.

सितंबर 1859 में, सूर्य ने एक ऐसा फ्लेयर छोड़ा जिसके कारण टेलीग्राफ के तार आग पकड़े और आउरोरा लहरें क्यूबा तक के आकाश को रोशन करती रहीं। हम अभी भी अगले ऐसे घटना के लिए तैयार नहीं हैं।

1 सितंबर 1859 की सुबह, अंग्रेजी खगोलविद Richard Carrington सूर्यग्रहण के एक समूह को बनाते हुए थे कि एक अंधेरे सफेद प्रकाश ने सौर सतह से उठकर फैल गया। उन्होंने पांच मिनट के अंतराल में प्रकाश के फैले और गायब होने को देखा। उन्होंने अब तक के रिकॉर्ड में सबसे पहला solar flare देखा था - हालांकि वे अभी तक इसकी पहचान नहीं कर सके थे। उसी सुबह, एक अन्य खगोलविद, रिचर्ड हॉडसन, ने अपने अवलोकन स्थल से उसी चमक को देखा। दोनों व्यक्ति अभी तक अनुमान नहीं लगा सके थे कि पृथ्वी पर क्या आ रहा है।

Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory
Richard Carrington observes the Sun in an 1859 garden observatory Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

सत्रह घंटे और तैंतीस मिनट बाद, एक coronal mass ejection - एक अरब टन के प्लाज्मा की चुंबकीय बादर - पृथ्वी के magnetosphere में टकराई। इस यात्रा को तीन या चार दिन लगने चाहिए थे। लेकिन 29 अगस्त को एक पिछले सीएमई (CME) ने एक शानदार ध्रुवीय धुंध उत्पन्न की थी, जिसने अंतरग्रहीय मार्ग को साफ कर दिया था, इसलिए इस बादर को लगभग दस मिलियन किलोमीटर प्रति घंटा की गति से यात्रा करने की अनुमति दी गई थी।

रात जब आकाश आग में लपटें उठाई

1-2 सितंबर की रात, ध्रुवीय धुंध ऐसी अक्षांशों तक उतरी जहां कोई भी जीवित व्यक्ति अभी तक इसे नहीं देख सका था। क्यूबा के हवाना में, आकाश लाल रंग में रंग गया। होनोलुलू में, गवाहों ने एक "चांदी के सफेद प्रकाश" की रिपोर्ट की, जो उन्हें रात के दो बजे समाचार पत्र पढ़ने की अनुमति दे रहा था। रॉकी माउंटेंस में स्वर्ण खनिक उठे और नाश्ता बनाना शुरू कर दिया, उन्हें यह विश्वास हो गया था कि सूर्य उठ गया है। Baltimore American and Commercial Advertiser ने प्रकाश का वर्णन "पूर्ण चंद्रमा के प्रकाश से अधिक, लेकिन एक वर्णनात्मक मुलायमता और सुंदरता के साथ" किया।

A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma
A coronal mass ejection erupts from the Sun as a billion-tonne cloud of magnetized plasma Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

आकाश के रंगों के साथ उसी चुंबकीय तूफान ने दुनिया भर के टेलीग्राफ नेटवर्क के तांबे के तारों में भी धावा बोल दिया। ऑपरेटरों को विद्युत झटके लगे। स्पार्क टर्मिनल से उछले, पेपर और लकड़ी को आग लग गई। बोस्टन में, एक टेलीग्राफ ऑपरेटर ने अपनी बैटरियों को अलग कर लिया और वह पूर्ण रूप से ध्रुवीय धुंध द्वारा प्रेरित धारा का उपयोग करके ही संदेश भेजने में सक्षम रहा। "मेरी धारा कभी-कभी बहुत मजबूत होती है," उसने मैने के पोर्टलैंड में अपने सहयोगी को रिपोर्ट किया, "और हम बैटरियों के बिना बेहतर तरीके से काम कर सकते हैं।" वे दो घंटे तक चले, जो इतिहास में पहली बार हुआ जब एक बातचीत को शुद्ध भू-चुंबकीय शक्ति पर चलाया गया था।

Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana
Crimson and green auroral curtains fill the night sky over Havana Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

जिस बात के बारे में हम अभी तक नहीं जानते

हमें अभी तक पता नहीं है कि कैरिंगटन घटना कितनी बड़ी थी। Dst index, जो भू-चुंबकीय तूफान की ताकत का माप है, को -0.80 और -1.75 माइक्रोटेसला के बीच अनुमानित किया गया है - लेकिन 1859 के उपकरण अप्रिय थे, और वास्तविक चरम स्तर काफी अधिक हो सकता है। केव और ग्रीनविच के डिजिटलीकृत मैग्नेटोग्राम के 2024 के अध्ययन ने 700 नैनोटेसला प्रति मिनट की दरों के अतिरिक्त पाया, जो आधुनिक डिजिटल रिकॉर्डों से प्राप्त 1-इन-100-वर्ष के चरम मान से दोगुना है।

A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr
A Boston telegraph office crackles during the geomagnetic storm: sparks jump from a telegr Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

हमें यह भी पता नहीं है कि ऐसे तूफान कितनी बार होते हैं। कार्बन-14 के वृक्ष वलय रिकॉर्ड और बेरिलियम-10 के हिम-नमूना रिकॉर्ड कैरिंगटन से बड़ी घटनाओं का खुलासा करते हैं, जैसे कि 774-775 ईस्वी के Miyake event - जो अंतिम दो हजार वर्षों में कम से कम दो बार हुए हैं। लेकिन सौर अतिस्फोटों के भौतिकी का अभी भी खराब तरीके से समझा गया है। सूर्य ऐसे उत्सर्जन उत्पन्न करने वाले तारों की तुलना में धीमी गति से घूमता है, और यह कि क्या यह एक वास्तविक अतिस्फोट उत्पन्न कर सकता है, एक खुला सवाल है।

A modern power substation stands under an aurora-lit sky
A modern power substation stands under an aurora-lit sky Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

और हमें यह भी पता नहीं है कि हमारी बुनियादी ढांचा प्रणाली एक सीधे हमले से कैसे बचेगी। लंदन के लॉयड्स द्वारा 2013 में किए गए एक अध्ययन ने कैरिंगटन के तूफान के अमेरिका में खर्च का अनुमान 600 अरब डॉलर से 2.6 ट्रिलियन डॉलर के बीच रखा है - ऊपरी सीमा वार्षिक जीडीपी का 15.5 प्रतिशत है। नुकसान ध्रुवीय धुंध से नहीं, बल्कि प्रेरित धाराओं से होगा, जो ट्रांसफॉर्मरों को पिघला सकती हैं, बिजली ग्रिड को महीनों तक बंद कर सकती हैं और उर्वरक और कीटनाशकों की आपूर्ति को बाधित कर सकती हैं, जिससे वैश्विक फसल उत्पादन में 38 से 48 प्रतिशत तक कमी हो सकती है।

A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench
A climate laboratory examines tree-ring cores and ice cylinders on a clean bench Illustration · AI-generated (FLUX.1-dev)

1859 का तूफान एक चेतावनी था। अगला एक नहीं छूटेगा।

Mentioned in this article

Sources

  1. Carrington, R. C. (1859). 'Description of a Singular Appearance seen in the Sun.' Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 20, 13–15.
  2. Cliver, E. W. & Svalgaard, L. (2004). 'The 1859 Solar-Terrestrial Disturbance: A Review.' Solar Physics 224, 407–422.
  3. Loomis, E. (1861). 'On the Great Auroral Exhibition of Aug. 28th to Sept. 4th, 1859.' American Journal of Science 32, 318–335.
  4. Lloyd's of London & AER (2013). 'Solar Storm Risk to the North American Electric Grid.' Lloyd's Market Bulletin.
  5. Miyake, F. et al. (2012). 'A signature of cosmic-ray increase in AD 774–775 from tree rings in Japan.' Nature 486, 240–242.
Production storyboard

The 90-second video script behind this article.

EN script

HI script

1859 ka solar superstorm jo auroras ke saath night sky ko roshni di aur telegraph wires ko spark karke fire aur shock kar gaya.

  1. 01

    Richard Carrington observing a solar flare through a telescope in a garden observatory.

  2. 02

    A coronal mass ejection racing toward Earth through deep space.

  3. 03

    Crimson and green auroras illuminating Havana, Cuba, at night.

  4. 04

    Sparks leaping from a telegraph key in a Boston office during the storm.

  5. 05

    Emergency workers inspecting a glowing transformer at a modern power substation.

  6. 06

    Scientists examining tree-ring cores and ice samples in a climate laboratory.