Rankiem 1 września 1859 roku brytyjski astronom Richard Carrington obserwował grupę plam słonecznych. Nagle dostrzegł dwa wyjątkowo jasne rozbłyski. Nie mógł jeszcze wiedzieć, że jest świadkiem zjawiska, które stanie się symbolem ekstremalnej pogody kosmicznej.
Zaledwie około 17 godzin później do Ziemi dotarł koronalny wyrzut masy – obłok naładowanej materii i pola magnetycznego wyrzucony ze Słońca. Zwykle taka podróż trwa kilka dni. Tym razem była wyjątkowo krótka, prawdopodobnie także dlatego, że wcześniejszy wyrzut przygotował szybszej chmurze plazmy łatwiejszą drogę przez przestrzeń międzyplanetarną.
W nocy z 1 na 2 września rozpoczęła się jedna z najpotężniejszych burz geomagnetycznych w historii pomiarów.
Noc jaśniejsza od świtu
Zorze polarne pojawiły się daleko poza obszarami, z którymi zwykle je kojarzymy. Obserwowano je między innymi na Karaibach, Hawajach i w Ameryce Środkowej. W Górach Skalistych ich światło miało być tak intensywne, że obudzeni w środku nocy ludzie zaczynali przygotowywać śniadanie, przekonani, że nadchodzi poranek.
Jednak najbardziej niezwykłe zjawiska rozgrywały się nie na niebie, lecz w sieciach telegraficznych.
Długie przewody zachowały się jak ogromne anteny. Gwałtowne zmiany ziemskiego pola magnetycznego indukowały w nich prądy, które zakłócały transmisję, powodowały iskrzenie i porażenia operatorów. W niektórych miejscach urządzenia działały przez pewien czas mimo odłączenia baterii, zasilane energią wzbudzoną przez burzę geomagnetyczną.
Można powiedzieć, że w 1859 roku Słońce „przejęło” telegraf. Skutki były spektakularne, miejscami niebezpieczne, ale dotknęły stosunkowo młodej i jeszcze niezbyt rozbudowanej technologii. Elektryczna infrastruktura cywilizacji dopiero powstawała.
Dziś podobne wydarzenie trafiłoby na zupełnie inny świat.
Pogoda, której nie widać za oknem
Pogoda kosmiczna to ogół zjawisk zachodzących na Słońcu i w przestrzeni międzyplanetarnej, które mogą wpływać na środowisko wokół Ziemi oraz działanie technologii.
Samo pojęcie obejmuje kilka różnych mechanizmów. Rozbłysk słoneczny wysyła promieniowanie elektromagnetyczne, które dociera do Ziemi w ciągu około ośmiu minut i może zaburzać jonosferę oraz łączność radiową. Koronalny wyrzut masy przemieszcza się wolniej, ale gdy uderzy w ziemską magnetosferę, może wywołać burzę geomagnetyczną. Z kolei wysokoenergetyczne cząstki stanowią zagrożenie dla elektroniki satelitów i ludzi znajdujących się poza osłoną atmosfery.
Podczas seminarium „Kosmiczna pogoda, ziemskie skutki”, zorganizowanego w kwietniu 2026 roku w Instytucie Łączności – PIB, dr Grzegorz Nykiel z German Aerospace Center zwracał uwagę, że temat tylko pozornie dotyczy odległego kosmosu. Granica między zjawiskiem słonecznym a jego ziemskimi konsekwencjami przebiega bowiem przez technologie używane każdego dnia.
Jednym z najważniejszych miejsc na tej drodze jest jonosfera – naładowana elektrycznie warstwa górnej atmosfery, przez którą przechodzą sygnały docierające do nas z satelitów. Pod wpływem aktywności słonecznej rozkład elektronów w jonosferze może gwałtownie się zmieniać. Sygnał radiowy ulega wtedy opóźnieniom, załamaniu i szybkim wahaniom amplitudy lub fazy, określanym jako scyntylacje jonosferyczne.
Dla odbiornika na Ziemi oznacza to spadek dokładności, niestabilność pomiaru, a czasem całkowitą utratę sygnału.
GPS pokazuje nie tylko drogę
Kiedy myślimy o GPS, najczęściej wyobrażamy sobie mapę w telefonie lub nawigację samochodową. Tymczasem GPS jest tylko jednym z kilku globalnych systemów nawigacji satelitarnej, określanych wspólnie jako GNSS. Do tej grupy należą także europejski Galileo, rosyjski GLONASS i chiński BeiDou.
Systemy te dostarczają trzech podstawowych usług: informacji o położeniu, nawigacji oraz bardzo precyzyjnego czasu. Właśnie ta ostatnia funkcja pozostaje dla większości użytkowników niemal niewidoczna, choć ma fundamentalne znaczenie.
Sygnały GNSS pomagają synchronizować:
- sieci telekomunikacyjne i stacje bazowe;
- systemy energetyczne;
- transakcje i operacje finansowe;
- centra danych i rozproszone systemy komputerowe;
- transport, logistykę i zarządzanie flotami;
- pomiary geodezyjne;
- rolnictwo precyzyjne;
- systemy ratownicze, lotnicze i morskie.
Zakłócenie GNSS nie musi zatem sprawić, że wszystkie samochody nagle pojadą w niewłaściwą stronę. Skutki mogą być mniej widowiskowe, ale rozchodzić się po wielu sektorach jednocześnie: maszyna rolnicza traci dokładność prowadzenia, pomiar geodezyjny staje się niewiarygodny, dron nie może bezpiecznie kontynuować misji, a system telekomunikacyjny musi przejść na zapasowe źródło czasu.
Współczesna infrastruktura jest coraz bardziej precyzyjna. To oznacza, że nawet niewielki błąd z perspektywy użytkownika telefonu może okazać się poważnym dla maszyny, która powinna poruszać się z dokładnością do kilku centymetrów.
Dziesięć metrów błędu od wybrzeża do wybrzeża
Jak realne jest takie zagrożenie, pokazała burza geomagnetyczna z listopada 2025 roku. Jej skutki stały się przedmiotem opublikowanego pod koniec sierpnia 2026 roku badania zespołu kierowanego przez Endawoke Yizengawa z The Aerospace Corporation.
Naukowcy stwierdzili, że zaburzenia jonosfery objęły znaczną część kontynentalnych Stanów Zjednoczonych – niemal od jednego wybrzeża do drugiego. Silne scyntylacje amplitudy sygnałów (losowe, zwykle szybkie wahania siły odbieranego sygnału spowodowane zmianami w ośrodku, przez który sygnał się propaguje) wystąpiły na średnich szerokościach geograficznych, które zwykle uznawano za stosunkowo spokojne.
W niektórych miejscach poziomy błąd pozycjonowania przekraczał 10 metrów. Zakłócenia utrzymywały się przez kilka godzin i były wystarczająco duże, aby utrudniać pracę rolnictwa precyzyjnego czy systemów transportu autonomicznego.
Mechanizm można porównać do patrzenia przez nierówną szybę. Obiekt po drugiej stronie nadal istnieje i pozostaje widoczny, ale jego obraz przemieszcza się i zniekształca. W przypadku GNSS taką „szybą” jest wzburzona jonosfera, a zamiast obrazu zniekształceniu ulegają docierające z orbity sygnały radiowe.
Przypadek ten jest szczególnie ważny, bo pokazuje, że skutki burzy słonecznej mogą pojawić się na rozległym obszarze i dotknąć regionów, które wcześniej nie były uznawane za szczególnie narażone. Przy czy nie było to powtórka zdarzenia Carringtona. Jeżeli dużo słabsza burza słoneczna potrafi wywołać wymierne, wielogodzinne problemy z pozycjonowaniem, obawy o skutki naprawdę ekstremalnego zdarzenia staje się tym bardziej zasadne.
Co stałoby się z dzisiejszą łącznością?
Nie istnieje jeden prosty scenariusz, w którym burza geomagnetyczna „wyłącza internet”. Poszczególne technologie reagują na pogodę kosmiczną w różny sposób.
Bezpośrednio zagrożona może być łączność radiowa. Rozbłyski słoneczne zmieniają właściwości jonosfery i mogą powodować zaniki łączności krótkofalowej, szczególnie istotnej dla lotnictwa, żeglugi, służb i komunikacji na obszarach pozbawionych infrastruktury naziemnej. Zaburzenia jonosferyczne wpływają również na sygnały GNSS i inne transmisje satelitarne.
Satelity są narażone na promieniowanie, powstawanie ładunków elektrycznych na ich powierzchni oraz uszkodzenia elektroniki. Burze geomagnetyczne mogą także podgrzewać i rozszerzać górne warstwy atmosfery. Zwiększony opór aerodynamiczny powoduje wtedy obniżanie orbit satelitów znajdujących się nisko nad Ziemią. W lutym 2022 roku takie warunki przyczyniły się do utraty 40 nowo wystrzelonych satelitów Starlink.
Inaczej wygląda sytuacja w przypadku sieci przewodowych. Światłowód jako szklane włókno nie przewodzi prądu i jest odporny na prądy indukowane bezpośrednio przez burzę geomagnetyczną. Nie oznacza to jednak pełnej niezależności ani tego, że cała trasa połączenia musi przebiegać światłowodem.
Niektóre odcinki sieci są uzupełniane radioliniami, a infrastruktura telekomunikacyjna nie zawsze ma pełną ciągłość światłowodową. Radiolinie wykorzystują fale radiowe, dlatego gwałtowne zaburzenia jonosfery i inne zjawiska towarzyszące silnej pogodzie kosmicznej mogą zakłócać ich pracę. W takim przypadku odporność samego kabla nie wystarcza, jeśli połączenie zależy od podatnego na zakłócenia odcinka radiowego.
Sieć telekomunikacyjna potrzebuje także zasilania, aktywnych urządzeń, routerów, wzmacniaczy, centrów danych, systemów chłodzenia i mechanizmów synchronizacji. Jeżeli burza doprowadzi do poważnych problemów w sieci energetycznej lub wpłynie na urządzenia satelitarne dostarczające wzorcowy czas, skutki mogą zostać przeniesione również na usługi działające za pośrednictwem kabli i światłowodów.
Szczególnie narażone na prądy indukowane są długie przewodzące instalacje: linie elektroenergetyczne, rurociągi oraz inne rozległe elementy infrastruktury. W marcu 1989 roku burza znacznie słabsza od zdarzenia Carringtona doprowadziła do awarii systemu elektroenergetycznego w Quebecu. Miliony ludzi zostały pozbawione prądu na około dziewięć godzin.
Nie „czy”, lecz „jak bardzo”
Zdarzenie o sile porównywalnej z burzą z 1859 roku nie musi oznaczać globalnego i długotrwałego paraliżu. Dzisiejsze systemy są bardziej zaawansowane, wiele z nich ma zabezpieczenia, rezerwowe źródła zasilania i alternatywne metody synchronizacji. Dysponujemy także obserwatoriami słonecznymi i systemami ostrzegania, których nie mieli operatorzy telegrafów.
O ile promieniowanie z rozbłysku dociera do Ziemi niemal natychmiast, to zbliżający się koronalny wyrzut masy można obserwować. Ostrzeżenie daje operatorom czas na ograniczenie obciążenia sieci energetycznych, zabezpieczenie satelitów, przełożenie manewrów orbitalnych lub przygotowanie systemów na utratę części usług.
Prognozowanie pogody kosmicznej nadal wiąże się jednak z dużą niepewnością. O skutkach wyrzutu decyduje nie tylko jego prędkość i wielkość, ale również orientacja niesionego pola magnetycznego. Dwa pozornie podobne zjawiska mogą zatem oddziaływać na Ziemię z bardzo różną siłą.
Nie da się również zbudować jednej kopii zapasowej dla całej cywilizacji. Alternatywne systemy nawigacji, lokalne wzorce czasu, sieci czujników i procedury awaryjne są kosztowne, a ich możliwości często nie dorównują powszechnie dostępnemu GNSS.
Odporność nie polega więc na zapewnieniu, że żadna awaria nigdy się nie wydarzy. Polega na monitorowaniu zagrożeń, rozpoznawaniu ich źródła, utrzymywaniu rozwiązań zapasowych i ograniczaniu zależności od pojedynczej technologii.
Od iskier w telegrafie do niewidzialnego ryzyka
W 1859 roku skutki burzy można było zobaczyć: zorze rozświetlały niebo, z aparatów telegraficznych sypały się iskry, a operatorzy czuli przepływ prądu.
Dzisiaj pierwszym objawem podobnego zdarzenia niekoniecznie byłby spektakularny blackout. Mógłby nim być stopniowo rosnący błąd pozycji, utrata sygnału przez odbiorniki, problemy z łącznością radiową, nieprawidłowe działanie satelity albo urządzenia sieciowego tracącego precyzyjne źródło czasu.
Dlatego zdarzenie Carringtona nie jest tylko efektowną opowieścią z historii astronomii i telekomunikacji. Jest przypomnieniem, że nowoczesność nie unieważniła naszej zależności od Słońca. Przeciwnie – im bardziej precyzyjna, połączona i zsynchronizowana staje się infrastruktura, tym więcej sposobów ma kosmiczna pogoda, aby dać o sobie znać.