Perturbazioni sul Sole possono causare l'espulsione di radiazioni e plasma sotto forma di tempeste solari, che possono espandersi verso l'esterno e avere un impatto sull'intero sistema solare. Uno degli eventi associati a questo tipo di attività solare è un'espulsione di massa coronale (o CME, dall'inglese coronal mass ejection), che causa il rilascio di enormi quantità di materia e flusso magnetico dal Sole. Se una CME raggiunge la Terra, l'interazione con la magnetosfera del nostro pianeta può causare tempeste geomagnetiche, aurore e persino danni alle reti elettriche. Questo è ciò che è accaduto tra l'1 e il 2 settembre 1859, quando la tempesta geomagnetica più forte mai registrata ha colpito la Terra, un evento noto come Evento di Carrington.
L'1 settembre 1859, gli astronomi britannici Richard Carrington e Richard Hodgson osservarono indipendentemente una brillante emissione di radiazione dal Sole. Questa fu la prima osservazione registrata di un brillamento (o eruzione solare), e questo evento fu associato alla tempesta geomagnetica che seguì poco dopo. Secondo studi moderni, una massiccia CME si verificò insieme all'eruzione solare, e raggiunse la Terra quasi 18 ore dopo. Questo significa che fu molto più veloce delle tipiche CME, che di solito impiegano alcuni giorni per raggiungere la Terra.
Macchie solari dell'1 settembre 1859, disegnate da Richard Carrington.
Quando la tempesta geomagnetica colpì il nostro pianeta, gli effetti furono visibili ovunque. Uno degli effetti più notevoli della tempesta fu che le aurore divennero visibili da quasi ogni angolo della Terra. Mentre di solito le aurore sono visibili solo nelle regioni polari, durante l'Evento di Carrington le aurore potevano essere viste fino alle latitudini tropicali, comprese le Hawaii e l'America Centrale, e persino in Colombia, quasi all'Equatore. Negli Stati Uniti, le aurore furono descritte come più luminose della Luna piena e così brillanti che le persone potevano leggere i giornali solo con la luce dell'aurora, mentre i minatori nelle Montagne Rocciose si svegliarono a causa del bagliore e iniziarono a preparare la colazione pensando che fosse mattina.
Mentre le splendide luci che brillavano nel cielo stupirono le persone in tutto il mondo, la tempesta geomagnetica causò anche danni estesi. I sistemi telegrafici fallirono in tutta Europa e in Nord America, e a volte diedero scosse elettriche agli operatori, mentre i piloni dei telegrafi generarono scintille. Molti operatori staccarono l'alimentazione per salvare il loro telegrafo, ma in alcuni casi riuscirono comunque a inviare messaggi grazie alla corrente indotta dal campo elettromagnetico. Due operatori americani a Boston, Massachusetts, e Portland, Maine, riuscirono a conversare per due ore senza usare energia elettrica dalle batterie, e riferirono persino che il sistema funzionava meglio con la sola corrente indotta.
Questa tempesta prese il nome di Evento di Carrington in base alla descrizione delle macchie solari e del brillamento associato all'evento da parte di Richard Carrington. Dal 1859, varie altre tempeste geomagnetiche hanno colpito il nostro pianeta, ma nessuna è stata potente quanto l'Evento di Carrington. Tra le più notevoli ci sono le tempeste del 1921, 1938, 1972, 1989 e 2003, che hanno tutte causato danni alle reti elettriche, interruzioni di corrente e blackout delle comunicazioni. Nel 2012, una tempesta geomagnetica insolitamente forte, con un'intensità simile a quella che ha causato l'Evento di Carrington, ha mancato di poco la Terra.
Più di recente, nel maggio 2024 una serie di tempeste solari ha colpito il nostro pianeta. Questa è stata la tempesta geomagnetica più forte ad aver colpito la Terra dal 1989, e ha reso visibili le aurore fino all'Africa settentrionale, all'America centrale e all'India nell'emisfero settentrionale, e al Brasile, alla Namibia e all'Australia settentrionale nell'emisfero meridionale. Tuttavia, la tempesta non ha causato molti danni.
Aurora vista da Melbourne, Australia, nel maggio 2024 (Yash Soorma, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0).
Tutti questi eventi ci ricordano quanto le tempeste geomagnetiche possano essere pericolose per la nostra infrastruttura. Un rapporto pubblicato nel 2008 dall'Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti sosteneva che un evento di classe Carrington oggi potrebbe causare il guasto dei satelliti per le comunicazioni e un'interruzione di Internet su larga scala che potrebbe durare mesi.
Tempeste come quelle che hanno causato l'Evento di Carrington non sono nemmeno il tipo più forte di tempeste geomagnetiche che possono colpire la Terra. Una classe di tempeste ancora più forte nota come evento di Miyake, correlata a brillamenti estremamente intensi, può causare enormi picchi nella concentrazione di carbonio-14, che può essere osservata negli anelli degli alberi. Ora si sa che si sono verificati alcuni di questi eventi, il più forte dei quali è avvenuto intorno all'anno 12.350 a.C.. Gli eventi di Miyake più forti mai osservati nella storia si sono verificati nel 774 e nel 993, entrambi confermati da numerose osservazioni di aurore da parte di fonti contemporanee in tutto il mondo. Questo tipo di tempesta solare è piuttosto rara e non sappiamo quanto sia frequente, ma se un evento di Miyake dovesse verificarsi oggi potrebbe causare danni globali significativi a satelliti, telecomunicazioni e reti elettriche.