Kan de zon onze technologiemaatschappij platleggen?

Wanneer een uitbarsting van op de zon, een zonnevlam zeg maar, de aarde bereikt, betekent dat mogelijke problemen voor zowat alles dat op elektriciteit werkt. Alles dus, tot op je smartphone toe. Volgens doemscenario’s in films of spectaculair uitziende documentaires kan een uitbarsting met genoeg kracht al onze moderne technologie om zeep helpen. Bovendien is het niet de vraag of zo’n uitbarsting zich ooit nog zal voordoen, maar wanneer. Leven we in extra tijd, en staan we op het punt onvrijwillig terug te keren naar het stenen tijdperk? De waarheid is gelukkig een stuk genuanceerder, al wil dat lang niet zeggen dat we op onze lauweren kunnen rusten.

De zon associëren we snel met het weerbericht. De zichtbaarheid van de vuurbol in de lucht betekent het verschil tussen een mooie picknickdag of een deprimerend grauw etmaal. De zon zelf is echter ook onderhevig aan een soort weer, en een accuraat buitenaards weerbericht kan het verschil tussen leven en dood uitmaken.

De reden: een zonnestorm. ”Dat is in essentie een grote kortsluiting op de zon”, legt Jan Janssens van de Koninklijke Sterrenwacht in Ukkel uit. Hij houdt zich bezig met zonneweer en wil graag één en ander rechtzetten wat de impact van de zon op onze aarde betreft.

Poollicht in Cuba

Wanneer zo’n storm zich voordoet, slingert de zon een grote hoeveelheid hoogenergetische deeltjes de ruimte in. Denk daarbij aan röntgen, ultraviolet en andere sterk geladen deeltjes. Zit de aarde in de baan van zo’n kleine storm, dan kunnen de bewoners van de boven- en onderkant van onze planneet genieten van het poollicht. Is de storm krachtiger, dan kijken we met z’n allen naar dat spectaculaire fenomeen, tot in Cuba toe.

In 1859 kregen we al eens te maken met zo’n storm. Tijdens het Carrington-event, genoemd naar de gelijknamige Engelse Astronoom, was het volgens ooggetuigenverslagen mogelijk om in het midden van de nacht de krant te lezen bij het poollicht. De maatschappij toen was uiteraard een stuk minder geëlektrificeerd als vandaag, maar dat wil niet zeggen dat er geen problemen waren. De telegraaflijnen kregen het grootse deel van de impact te verwerken. “De vonken sprongen er letterlijk van af”, weet Janssens, “in sommige gevallen met brand tot gevolg.

Vuurwerk

Vandaag zijn we een stuk gevoeliger voor zo’n storm. Zowat alles van belang draait immers op elektriciteit en dat kan tot problemen leiden. “Een zonnestorm zet het elektromagnetische veld van de aarde in beweging”, legt Janssens uit. “Dat creëert elektrische stromen in onze atmosfeer en die zoeken een plaatsje.” De stromen voelen zich erg thuis in al wat geleidt zoals elektrische leidingen.

De extra elektriciteit kruipt dus in de leidingen van ons elektriciteitsnetwerk en baant zich zo een weg naar de transformatoren. Die dingen zijn niet bestand tegen de enorme hoeveelheid stroom die ze te verwerken krijgen, met een knappe vuurwerkshow en een kapotte transformator tot gevolg.

“Dat leidt tot black-outs” herinnert Janssens zich. “In 1989 verdween de stroomvoorziening in Quebec voor enkele uren en in 2003 kregen ze in Zweden te maken met de effecten van een zonnestorm.” Beiden waren echter een stuk minder erg dan die van 1859. “Een storm van dat kaliber zou zich globaal laten voelen.” Spijtig genoeg voor het doomsday-publiek, dat zich al sinds jaar en dag voorbereidt op de Apocalyps, zou zelfs zo’n grote storm niet alle transformatoren ter wereld opblazen, integendeel. Hoewel de effecten lokaal dramatisch kunnen zijn gaat onze technologiemaatschappij op globale schaal er niet al te veel langetermijnhinder van ondervinden. Janssens staat ons bij in het schetsen van een realistisch beeld van de gevolgen van een zonne-uitbarsting op onze planneet.

Verwarde kunstmanen

De storm zal eerst en vooral een aantal satellieten vernietigen en andere ernstig beschadigen. De kunstmanen zijn helemaal niet beschermd door het magnetische veld van de aarde waardoor de elektrische circuits aan boord de volle lading krijgen. Beeld je daarbij geen tientallen ontploffende satellieten in, de effecten op de elektronica zijn vaak subtieler. De ongewilde elektrische lading kan zo voor spookcommando’s zorgen, waardoor een satelliet zich plots met de zonnepanelen wegdraait van de zon.

Belangrijke satellieten zoals die verantwoordelijk voor het gps-signaal hebben wel back-up systemen ingebouwd, maar de straling van een zonne-uitbarsting tegenhouden is onmogelijk. In de praktijk zal dus ook de nauwkeurigheid van de gps er tijdelijk op achteruit gaan. Voor jou en mij gaat het niet om dramatische verschuivingen: de nauwkeurigheid zakt met enkele meters waardoor je met de hulp van Google Maps en een beetje gezond verstand nog steeds de weg naar de beenhouwer zal vinden, moest je die plots vergeten zijn.

Omleiding

Voor vliegtuigen is een daling in de betrouwbaarheid van het gps-signaal een groter probleem. Het verschil tussen twee meter boven of zes meter onder de grond in daar eerder cruciaal. Vliegtuigen zijn sowieso al gevoeliger aan de gevolgen van een zonnestorm, Net als satellieten kunnen ze niet ten volle genieten van de bescherming van het elektromagnetisch veld. Daardoor hoeft een uitbarsting zelfs niet uitzonderlijk groot te zijn om zich te laten voelen, vooral aan de polen. “In 2012 werden er nog heel wat vliegtuigen omgeleid”, illustreert Janssens, “met honderdduizenden euro’s aan kosten tot gevolg.”

België absorbeert

Zodra de storm de grond bereikt gaan er meer factoren mee spelen. Hoe dichter je bij één van de polen woont, hoe groter de kans op schade, maar ook de samenstelling van de ondergrond en de lay-out van het elektriciteitsnetwerk spelen mee. De elektrische stromen die de storm op aarde creëert zoeken immers een plaats om naar toe te vluchten en dat kan naast een elektriciteitskabel net zo goed de ondergrond zijn. In België zitten we goed wat dat betreft. Volgens Janssens is onze ondergrond geschikt voor het absorberen van het elektriciteitssurplus is de atmosfeer, iets wat niet kan gezegd worden van bijvoorbeeld de Alpen. Zelfs enkele honderden kilometers meer naar het noorden in Nederland zullen de gevolgen een stuk voelbaarder zijn.

Bovendien leven we in een klein landje met een kronkelend elektriciteitsnet en dat op zich biedt al bescherming. Hoe langer en rechter de leiding, hoe kwetsbaarder ze immers is. Een grote storm zal wel onvermijdelijk zijn effect hebben op de elektriciteitsnetwerken van landen en steden, maar wij zijn wat dat betreft relatief goed beschermd tegen een black-out. Kwatongen kunnen zelfs opmerken dat een beetje extra elektriciteit in de kabels tijdens de winter net is wat ons Belgenland nodig heeft.

Weken zonder stroom

Op andere plaatsen zullen er wel degelijk transformatoren ontploffen en dat is een niet te verwaarlozen probleem. “Die grote toestellen zijn niet zomaar te vervangen”, verduidelijkt de expert van de sterrenwacht. “Het zal al snel enkele weken en in het aller slechtste geval mogelijks maanden duren voor de elektriciteitsvoorziening helemaal hersteld is.” Het woord ramp mag hier gerust in de mond genomen worden. Er zijn genoeg grote steden en gebieden die kwetsbaar zijn, in sommige gevallen miljoenensteden. Bovendien zijn kwetsbare gebieden vaak ook koude gebieden. Als een stad als Montreal voor een maand zonder stroom valt tijdens de winter zal het alle hens aan dek zijn omdat probleem zo goed mogelijk op te vangen. Het economische leven in die gebieden zal helemaal stilvallen en inwoners zullen afhankelijk worden van hulp van buitenaf.

En de smartphone?

“Een volledige technologische apocalyps zal zich niet voordoen”, benadrukt Janssens. “De impact blijft beperkt tot het elektriciteitsnetwerk zelf” Je wagen met moderne elektronica blijft dus gewoon rijden, je laptop zal niet ontploffen en zolang de batterij niet leeg is kan je nog steeds tijd doden met Angry Birds op de tablet. Na een tijdje zal tank van je wagen echter leeg zijn, maar een enkel tankstation in de buurt zal werken.

Je laptop en computer gaan ook niet eeuwig mee en bellen is sowieso al geen optie zonder elektriciteit. De hulpdiensten verwittigen gaat dus niet zomaar wanneer je vast zit in de lift. Breekt er ergens brand uit ten gevolge van een ontplofte transformator, dan kan je de brandweer in persoon mogen verwittigen. Voedsel zal vervolgens bederven en zelfs de noodgeneratoren van ziekenhuizen blijven niet voor altijd draaien.

Gelukkig kan noodhulp wel van elders aangevoerd worden, niets belet vrachtwagens met voeding en brandstof om zich een weg te banen door het elektriciteitsloze gebied.

Weg communicatie

Spijtig genoeg wordt het coördineren van die hulp in eerste instantie een flinke uitdaging. De globale communicatie zal immers flink belemmerd worden, niet alleen door het wegvallen van satellieten maar ook door de verzadiging van de atmosfeer met deeltjes. Dat ongemak zal enige tijd aanhouden en zich over de hele wereldbol voordoen. Tijdens en na een zonnestorm zal je dus niet ten volle kunnen genieten van je 4G verbinding. Het internet zelf is gelukkig wel redelijk robuust. “De trans-Atlantische kabelverbindingen zijn goed beschermd tegen de gevolgen van een zonnestorm” stelt Janssens ons gerust. Vandaag zijn die verbindingen een stuk minder gevoelig dan pakweg 30 jaar geleden. De internetverbindingen die via satelliet verlopen vallen wel tijdelijk weg door de atmosferische storing, ook wanneer de satelliet zelf niet beschadigd is.  Zelfs wanneer België in zijn geheel niet geraakt wordt door de storm zal ook jij de gevolgen dus voelen.

Back-ups

Is het dan niet mogelijk om onze infrastructuur resistenter te maken? Volgens Jan Janssens niet. In het geval van een event zoals dat van 1859 gaan er essentiële toestellen kapot. De beste oplossing is om er voor te zorgen dat er reservemateriaal klaar staat, zodat een black out geen weken maar slechts dagen of misschien zelfs uren aanhoudt. Verder is een tijdige waarschuwing onontbeerlijk.

“Als een zonnestorm zich voordoet blijven vliegtuigen bijvoorbeeld beter weg van de polen, en schakelen ze best over op back-up systemen. Ook netbeheerders kunnen wel degelijk een beetje actie ondernemen om de kans op schade te verkleinen, maar daarvoor is een melding noodzakelijk. Daarom zijn er regionale waarschuwingcentra over de hele wereld. Het Solar Influences Data Analysis Center is verantwoordelijk voor het waarschuwen van West Europa, en dat centrum bevindt zich in Ukkel. Andere centra, zoals bijvoorbeeld in China, Australië, de VS en Brazilië, vullen elkaar aan. Een trage zonnestorm doet er één a twee dagen over om de aarde te bereiken, waardoor iedereen op de hoogte is. Soms lees je dan in de krant dat het noorderlicht met een beetje geluk tot bij ons te zien is, al gebeurt dat in de praktijk zelden. Er bestaan ook snelle varianten. Die banen zich een weg van de zon tot bij ons op minder dan een uur, en zorgen dus voor meer verrassing.

100% kans op storm

“Een ernstige storm zoals het Carrington Event zal zich zeker en vast opnieuw voordoen”, aldus Janssens. Aan de hand van ooggetuigenverslagen, ijsboringen en zelfs boomringen kunnen we ons een redelijk goed beeld vormen van de frequentie van dergelijke events. Statistisch gezien komen ze één keer per 200 jaar voor, al moet je daar mee oppassen. Het is net zo goed mogelijk dat er twee zonne-uitbarstingen op tien jaar tijd plaatsvinden, waarna het 400 jaar rustig is.”

Tsunami en atoombom

In de praktijk kunnen we er dus van uit gaan dat onze Westerse technologiemaatschappij in de toekomst wel degelijk een rake klap van de zon zal krijgen. Die kan dan, zeker in grote noordelijke steden, tot rampscenario’s leiden maar de maatschappij zelf zal er hoegenaamd niet door ontwricht worden. Een fikse tsunami is wat dat betreft gevaarlijker. Auto’s die niet meer starten, smartphones waar vonken afspringen, dat zijn fantasietjes. “Zoiets is wel degelijk mogelijk”, geeft Janssens toe, “maar daarvoor heb je een elektromagnetische puls nodig.” Zo’n puls komt vrij bij een ontploffing van een atoombom. Als een zonnestorm al onze Westerse elektronica niet kan platleggen, bestaat er dan een situatie waarin dat wel gebeurt? Janssens: “Een globale atoomoorlog.” Als het zover komt is een defuncte smartphone gelukkig het minste van onze zorgen.