Παρόλο που σήμερα γνωρίζουμε για το διαστημικό καιρό και για τον ρόλο που παίζουν οι ηλιακές κηλίδες και τα εκρηκτικά ηλιακά φαινόμενα, μέχρι τις αρχές του 19ου αιώνα, η φύση των ηλιακών κηλίδων, του γήινου μαγνητισμού και η μεταξύ τους σχέση παρέμεναν άγνωστες. Μέσα σε λίγες μόνο δεκαετίες, αυτό επρόκειτο να αλλάξει, καθώς τον Σεπτέμβριο του 1859, η ανθρωπότητα ήρθε για πρώτη φορά αντιμέτωπη με τις συνέπειες μιας ηλιακής καταιγίδας.
Από τη ζυθοποιεία στην αστρονομία
Ο Ρίτσαρντ Κάρινγκτον ήταν γιος ζυθοποιού, προορισμένος να γίνει κληρικός. Ωστόσο, οι σπουδές του στο Trinity College του Cambridge τον οδήγησαν στην αστρονομία και του έδωσαν τη δυνατότητα να υπηρετήσει, μετά το τέλος των σπουδών του, ως παρατηρητής στο πανεπιστήμιο του Durham. Από τον Οκτώβριο του 1849 ως τον Μάρτιο του 1852, και παρά τις δυσκολίες που συνάντησε εκεί, κατάφερε να συγκεντρώσει αρκετές παρατηρήσεις ώστε αυτές να δημοσιευτούν σε επιστημονικά περιοδικά της εποχής. Οι ικανότητές του ως παρατηρητής αναγνωρίστηκαν από τη Βασιλική Αστρονομική Εταιρεία (Royal Astronomical Society), της οποίας έγινε μέλος το Μάρτιο του 1851.
Η φιλοδοξία του Κάρινγκτον, ωστόσο, ήταν να παρατηρήσει και να καταγράψει τους αμυδρότερους αστέρες γύρω από το βόρειο ουράνιο πόλο, επεκτείνοντας και συμπληρώνοντας το έργο παλαιότερων αστρονόμων. Το 1852, έχοντας εξασφαλισμένο εισόδημα από την οικογενειακή επιχείρηση της ζυθοποιίας, επέλεξε μια τοποθεσία στο Redhill του Surrey, για να χτίσει την κατοικία του και να εξοπλίσει το αστεροσκοπείο που στεγαζόταν στο ίδιο κτήριο. Οι παρατηρήσεις τριών ετών, μεταξύ 1854 και 1857, τού επέτρεψαν να εκδώσει έναν κατάλογο 3735 αστέρων, για τον οποίο βραβεύτηκε με το Χρυσό Μετάλλιο της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.
Την ίδια εποχή, παράλληλα με τις νυχτερινές παρατηρήσεις, ο Κάρινγκτον είχε ξεκινήσει ένα δευτερεύον πρόγραμμα παρατηρήσεων κατά τη διάρκεια της ημέρας, με στόχο, αυτή τη φορά, τον Ήλιο.
Ηλιακές κηλίδες και γήινος μαγνητισμός
Παρόλο που αναφορές στις ηλιακές κηλίδες υπάρχουν από την αρχαιότητα και το μεσαίωνα, συστηματικές παρατηρήσεις ξεκίνησαν να συγκεντρώνονται μόλις από τις αρχές του 17ου αιώνα, όταν το τηλεσκόπιο άρχισε να χρησιμοποιείται ως όργανο αστρονομικής παρατήρησης. Οι παρατηρήσεις του Γαλιλαίου και των συγχρόνων του εδραίωσαν τις ηλιακές κηλίδες ως φαινόμενα της ηλιακής ατμόσφαιρας και έδειξαν ότι δεν πρόκειται για μικρούς πλανήτες κοντά στον Ήλιο. Ωστόσο, η φύση τους παρέμενε άγνωστη, με διάφορες θεωρίες να προτείνουν ότι πρόκειται για ανοίγματα στην ατμόσφαιρα του Ήλιου ή βουνά που προεξείχαν από αυτή όταν οι συνθήκες ήταν κατάλληλες. Στις αρχές του 19ου αιώνα, η συσσώρευση καταγραφών του ημερήσιου αριθμού των κηλίδων οδήγησε τους Wolf και Schwabe στο συμπέρασμα ότι ο αριθμός τους παρουσιάζει διακύμανση με περίοδο περίπου έντεκα χρόνια. Πρόκειται για τον γνωστό, πλέον, ενδεκαετή κύκλο της ηλιακής δραστηριότητας.
Ταυτόχρονα, άνθιση γνώριζε η μελέτη του γήινου μαγνητισμού. Είχε ήδη γίνει αντιληπτό μέσω της ευρείας χρήσης των πυξίδων και των υπερπόντιων ταξιδιών ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης παρουσίαζε πολύπλοκες διακυμάνσεις και το βρετανικό Ναυτικό με τη Βασιλική Εταιρεία αντιμετώπιζαν τη μελέτη του ως «βρετανική επιστήμη». Για αυτό το λόγο, ο Ιρλανδός πολυμαθής και 30ος πρόεδρος της Βασιλικής Εταιρείας, Edward Sabine, προέτρεψε την κυβέρνηση να εγκαταστήσει σταθμούς μετρήσεων του μαγνητικού πεδίου σε διάφορες περιοχές ανά την υφήλιο, ξεκινώντας, σε συνεργασία και με επιστήμονες από άλλες χώρες (όπως ο Humboldt από το Αστεροσκοπείο του Βερολίνου), τη λεγόμενη «Σταυροφορία του Μαγνητισμού» (Magnetic Crusade).
Η επιχείρηση διευκολύνθηκε από την ανάπτυξη κατάλληλων πειραματικών διατάξεων, τους μαγνητογράφους. Τα όργανα αυτά αποτελούνταν από μια μαγνητική βελόνα σε σκοτεινό θάλαμο, η οποία μπορούσε να κινείται ελεύθερα, ακολουθώντας τις διακυμάνσεις του μαγνητικού πεδίου. Μια ακτίνα φωτός έπεφτε πάνω στη βελόνα και, ανακλώμενη, κατέληγε σε έναν περιστρεφόμενο κύλινδρο με επένδυση φωτογραφικού χαρτιού. Καθώς ο κύλινδρος περιστρεφόταν το ίχνος της φωτεινής ακτίνας αποτύπωνε την ένταση του μαγνητικού πεδίου πάνω στο χαρτί. Βασισμένος σε τέτοιες καταγραφές, ο Sabine διαπίστωσε το 1852 ότι η διακύμανση του μαγνητικού πεδίου αποτελούταν από μια ημερήσια διακύμανση και μια πιο πολύπλοκη, η οποία φαινόταν να ακολουθεί τον ενδεκαετή κύκλο των ηλιακών κηλίδων.
Το συμβάν του Κάρινγκτον (The Carrington Event)
Οι πρόσφατες ανακαλύψεις σχετικά με τις ηλιακές κηλίδες και τον γήινο μαγνητισμό, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι οι απεικονίσεις των ηλιακών κηλίδων ήταν σπάνιες, παρά το γεγονός ότι είχε καθιερωθεί η συστηματική καταγραφή του αριθμού τους, οδήγησαν τον Κάρινγκτον να ξεκινήσει ένα ακόμα πρόγραμμα παρατηρήσεων κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ωστόσο, σκοπός του δεν ήταν να κατανοήσει τη φύση των κηλίδων αλλά να καταγράφει τις θέσεις και τα μεγέθη τους και να χρησιμοποιήσει την κίνησή τους στον ηλιακό δίσκο για να μετρήσει την περιστροφή του Ήλιου. Για αυτό το λόγο διαμόρφωσε το τηλεσκόπιό του κατάλληλα ώστε η εικόνα του Ήλιου να προβάλλεται πάνω σε χαρτί, όπου δυο κάθετα μεταξύ τους, χρυσά σύρματα χρησίμευαν ως σταθερά σημεία αναφοράς. Ένα σύστημα σκίασης γύρω από το τηλεσκόπιο «έκοβε» το υπόλοιπο διάχυτο φως επιτρέποντάς του να βλέπει καλύτερα το είδωλο του Ήλιου. Στη συνέχεια, ο Κάρινγκτον σκιαγραφούσε τις κηλίδες που προβαλλόταν πάνω στο χαρτί και μετρούσε την κίνησή τους χρησιμοποιώντας ένα χρονόμετρο. Οι πολύ σημαντικές, λεπτομερείς παρατηρήσεις που συγκέντρωσε από το 1853 ως το 1861 εκδόθηκαν από τη Βασιλική Εταιρεία, αλλά μια τυχαία παρατήρηση έμελλε να χαρίσει στον Κάρινγκτον την αθανασία.
Παρόλο που ο πρόσφατος θάνατος του πατέρα του σήμαινε πως έπρεπε να αφιερώνει περισσότερο χρόνο στην οικογενειακή επιχείρηση, την 1η Σεπτεμβρίου του 1859, ο Κάρινγκτον ξεκίνησε όπως σχεδόν καθημερινά, την παρατήρηση του Ήλιου. Η μέρα ήταν ιδιαίτερη, καθώς ήταν ορατή μια τεράστια ομάδα κηλίδων, έκτασης περίπου δέκα φορές όσο η διάμετρος της Γης.
Στις 11:18 είχε ολοκληρώσει τη σκιαγράφηση των κηλίδων και πλέον παρατηρούσε την κίνησή του ειδώλου τους πάνω στο χαρτί, όταν, ξαφνικά, πάνω στις κηλίδες εμφανίστηκαν δυο έντονες λάμψεις, σαν κεραυνοί αλλά πιο καμπυλωτοί. Καθώς το φαινόμενο δεν ήταν στιγμιαίο, ο Κάρινγκτον αρχικά εξέτασε το σύστημα σκίασης, προκειμένου να δει αν υπήρχε κάποιο άνοιγμα που επέτρεπε το φως της ημέρας να περνά. Όταν διαπίστωσε ότι το φαινόμενο ήταν πράγματι ηλιακής προέλευσης, σημείωσε τη χρονική στιγμή και έτρεξε στο σπίτι του να βρει έναν μάρτυρα. Μερικά λεπτά αργότερα, το φαινόμενο ήταν ακόμα ορατό, αν και εξασθενημένο και ο Κάρινγκτον συνέχισε την παρατήρηση για την επόμενη ώρα, ώσπου όλα είχαν πλέον επιστρέψει στην προηγούμενη κατάσταση. Ο Κάρινγκτον είχε μόλις παρατηρήσει μια έκλαμψη, την πρώτη και ταυτόχρονα τη μεγαλύτερη που έχει ποτέ καταγραφεί μέχρι σήμερα.
Στην αναζήτησή και άλλων μαρτυριών που θα επιβεβαίωναν την παρατήρησή του, ο Κάρινγκτον επισκέφτηκε το αστεροσκοπείο του Kew. Δυστυχώς, η τελευταία εικόνα του Ήλιου είχε σχεδιαστεί μια ημέρα πριν. Ωστόσο, το αστεροσκοπείο ήταν μέρος του δικτύου μετρήσεων του μαγνητισμού της Γης και κάτι παράξενο είχε συμβεί την 1η Σεπτεμβρίου. Σχεδόν την ίδια στιγμή που ο Κάρινγκτον κατέγραψε την έκλαμψη, το γράφημα του μαγνητογράφου είχε αποτυπώσει μια απότομη και σύντομη μεταβολή του μαγνητικού πεδίου της Γης. Δεκαοχτώ ώρες αργότερα είχε ξεκινήσει μια ακόμη πιο έντονη μεταβολή του γήινου μαγνητισμού, η οποία, μάλιστα, συνεχιζόταν ακόμα κατά τη διάρκεια της επίσκεψης του Κάρινγκτον στο αστεροσκοπείο. Ήταν η ισχυρότερη διαταραχή του γήινου μαγνητισμού που είχε καταγράψει το αστεροσκοπείο του Kew.
Κατά τις νύχτες της 1ης και 2ης Σεπτεμβρίου, οι αναφορές για πολικό σέλας, ένα ήδη γνωστό φαινόμενο, έρχονταν από περιοχές μακριά από τους πόλους. Σχεδόν όλη η κεντρική Ευρώπη, ακόμη και η Ρώμη στην Ιταλία, η Φλόριντα, η Κούβα, το Περθ στην Αυστραλία και η βόρεια Χιλή, βίωναν για πρώτη φορά το εντυπωσιακό αυτό φαινόμενο ενώ στις βορειότερες περιοχές το σέλας ήταν εντονότερο από ποτέ. Σε πολλές περιοχές οι λάμψεις ήταν τόσο έντονες που εργάτες ξυπνούσαν πιστεύοντας ότι είχε ξημερώσει. Παράλληλα, η ανθρωπότητα ήρθε για πρώτη φορά αντιμέτωπη με την βίαιη πλευρά αυτών των φαινομένων. Τα δίκτυα τηλεγράφου που ήταν αρκετά διαδεδομένα έπαψαν να λειτουργούν κανονικά, καθώς οι μαγνητικές διαταραχές είχαν ως αποτέλεσμα να υπερφορτώνονται τα καλώδια με ισχυρό, επαγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα. Σε πολλές περιπτώσεις, οι χειριστές δεν μπορούσαν να πλησιάσουν τις συσκευές καθώς κινδύνευαν από ηλεκτροπληξία.
Τα νέα από την παρατήρηση του Κάρινγκτον διαδόθηκαν στους επιστημονικούς κύκλους με αποτέλεσμα να βρεθεί άλλος ένας αστρονόμος που είχε παρατηρήσει την έκλαμψη, ο Ρίτσαρντ Χόντγκσον. Οι δυο παρατηρητές συμφώνησαν να καταθέσουν ενώπιον της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας τα ευρήματά τους, χωρίς να ανταλλάξουν άλλες πληροφορίες στο ενδιάμεσο, προκειμένου να διατηρήσουν τις μαρτυρίες τους αναλλοίωτες. Πράγματι, στη συνεδρίαση της 11ης Νοεμβρίου 1859, οι Κάρινγκτον και Χόντγκσον παρουσίασαν, ανεξάρτητα, τα ευρήματά τους στην Εταιρεία, η οποία αναγνώρισε τη σημασία της ανακάλυψής τους. Παρόλο που ο Ήλιος βρισκόταν δεκάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, ένα φαινόμενο της ατμόσφαιράς του φαινόταν να έχει σχεδόν άμεσες επιπτώσεις στη Γη, χωρίς αυτές να σχετίζονται με τη βαρύτητα. Ωστόσο, τόσο η Εταιρεία όσο και ο ίδιος ο Κάρινγκτον δεν παρουσίασαν κάποια εικασία για τη σύνδεση της έκλαμψης με το γεωμαγνητισμό καθώς δεν υπήρχε κάποιος γνωστός μηχανισμός που να δικαιολογεί μια τέτοια σύνδεση.
Πηγή
The Sun Kings. The unexpected tragedy of Richard Carrington and the tale of how modern astronomy began. Stuart Clark, Princeton University Press.
