To, čo nás malo ochrániť pred superbúrkami, zlyháva. Vedci odhalili fatálnu chybu

Veda na prvý pohľad vyzerá ako priamočiara disciplína. Formuluješ hypotézu, zozbieraš dáta, ktoré ju potvrdia alebo vyvrátia, a na záver analyzuješ výsledky. Realita je však často oveľa zložitejšia a jedným z najväčších strašiakov je práve chybná interpretácia dát. Nová štúdia naznačuje, že sme celé desaťročia podliehali štatistickému klamu, ktorý nás núti podceňovať ničivú silu slnečných búrok.

Interakciu medzi slnečným vetrom a zemskou magnetosférou môžeme chápať ako obrovské dynamo. Tok nabitých častíc zo Slnka v kombinácii s magnetickým poľom našej planéty vháňa do hornej atmosféry vysokorýchlostnú plazmu a elektrické prúdy. Tento proces poznáme vďaka polárnym žiaram, no vedci ho sledujú predovšetkým prostredníctvom takzvaného Polar Cap Indexu (PCI).

Doteraz bolo jasné, že pri bežnej slnečnej aktivite existuje lineárny vzťah medzi intenzitou slnečného vetra a odozvou Zeme. Pri tých najsilnejších búrkach sme však dlhodobo pozorovali jav, ktorý odborníci nazývali „nasýtenie“ – odozva našej planéty akoby narazila na pomyselný strop a ďalej už nerástla. Ako ukazujú nové vedecké poznatky, toto vysvetlenie je pravdepodobne úplne mylné.

Štatistický klam v praxi

Tím vedený doktorom Nithinom Sivadasom z Goddardovho centra pre vesmírne lety (NASA) publikoval v prestížnom časopise Nature prácu, ktorá mení pravidlá hry. Problém spočíva v satelitoch ako WIND, ACE či DSCOVR, ktoré merajú slnečný vietor v Lagrangeovom bode L1, teda 1,5 milióna kilometrov pred Zemou. Táto vzdialenosť vnáša do meraní obrovskú neistotu.

Satelity v bode L1 zaznamenávajú hodnoty, ktoré sú pod vplyvom šumu a narastajúcich chýb počas extrémnych udalostí. V štatistike tento jav poznáme ako regresiu k priemeru. Keď vedci porovnávali extrémne hodnoty namerané pri Slnku s tými „priemernými“ odozvami, ktoré reálne dopadli na Zem, vznikol matematický skreslený graf. Práve ten vytváral ilúziu nasýtenia, hoci v skutočnosti o žiadne fyzikálne obmedzenie nejde.

Podobné anomálie v správaní hviezdnych systémov sledujeme aj inde vo vesmíre, čo potvrdzuje článok o tom, že vedci objavili unikátnu hviezdnu štruktúru mimo Mliečnej dráhy. Vesmír je jednoducho dynamické miesto a my sa stále učíme správne čítať jeho dáta.

Ničivý potenciál bez limitov

Keď vedci aplikovali takzvanú regresnú kalibráciu, aby tieto štatistické chyby odstránili, stalo sa niečo znepokojujúce. Lineárny vzťah medzi silou slnečnej búrky a odozvou Zeme zostal zachovaný aj pri tých najvyšších hodnotách. Žiadny strop neexistuje. To znamená, že potenciálna „superbúrka“ typu 1 zo 100 rokov môže spôsobiť oveľa väčšie škody, než nám doterajšie modely dovolili predpokladať.

Tento objav má presah ďaleko za hranice astronómie. Autori varujú, že strojové učenie a umelá inteligencia môžu byť týmto štatistickým klamom „nakazené“ – ak modely trénujeme na chybne interpretovaných dátach, naučia sa považovať matematickú ilúziu za fyzikálnu realitu. Ide o zásadný problém pre moderné systémy varovania.

Podobné výzvy, pri ktorých musíme prehodnotiť dlhoročné predpoklady, sú v technologickom svete bežné, napríklad v oblasti dopravy, kde automobilky preverili vzorky benzínu a výsledky ich znepokojili. Aj v energetike či telekomunikáciách teraz musí nastať prehodnotenie bezpečnosti.

Čo to znamená pre našu infraštruktúru

Prevádzkovatelia elektrických sietí a satelitných konštelácií by mali zbystriť pozornosť. Ak naša magnetosféra nedokáže „utlmiť“ tie najsilnejšie slnečné výboje tak, ako sme si mysleli, naše technologické zázemie je oveľa zraniteľnejšie.

Elektrické špičky môžu byť pri extrémnych udalostiach podstatne vyššie a nebezpečnejšie pre transformátory aj komunikačné systémy. Veda nám v tomto prípade neprináša dobré správy, ale prináša tie pravdivé. Lepšie je poznať skutočný rozsah hrozby, než sa spoliehať na upokojujúci, no falošný pocit bezpečia, ktorý nám vytvorila chybná štatistika.

V konečnom dôsledku táto práca zdôrazňuje, že naše chápanie vesmíru je vždy len tak dobré, ako sú naše metódy. Pripomína nám, že aj v ére superpočítačov stále existuje priestor na základné, no kriticky dôležité prehodnotenie starých matematických pravidiel, ktoré by mohli zachrániť našu modernú civilizáciu pred nečakaným výpadkom.

Čítajte viac z kategórie: Vesmír a veda