Štai kaip pakankamai didelė saulės audra gali visiškai pakeisti pasaulį

Ne mūsų tikrasis atstumas iki Saulės. (Markas Garlickas / „Science Photo Library“ / „Getty Images“)

1859 metų rugsėjo 1 ir 2 dienomis telegrafo sistemos visame pasaulyje katastrofiškai sugedo. Telegrafų operatoriai pranešė patyrę elektros smūgį, užsiliepsnojo telegrafo popierius ir gali valdyti įrangą su atjungtomis baterijomis .

Vakarais aurora borealis, plačiau žinomas kaip šiaurės pašvaistė, buvo matomas net į pietus iki Kolumbijos. Paprastai šie žibintai matomi tik aukštesnėse platumose, Kanados šiaurėje, Skandinavijoje ir Sibire.

Tai, ką tą dieną patyrė pasaulis, dabar žinomas kaip Carrington renginys , buvo didžiulis geomagnetinė audra . Šios audros kyla, kai iš saulės paviršiaus išstumiamas didelis perkaitintų dujų burbulas, vadinamas plazma, ir patenka į Žemę. Šis burbulas žinomas kaip vainikinės masės išmetimas.

Koroninės masės išmetimo plazma susideda iš protonų ir elektronų debesies, kurie yra elektriškai įkrautos dalelės. Kai šios dalelės pasiekia Žemę, jos sąveikauja su planetą supančiu magnetiniu lauku.

Dėl šios sąveikos magnetinis laukas iškraipomas ir susilpnėja, o tai savo ruožtu sukelia keistą pašvaistės ir kitų gamtos reiškinių elgesį. Kaip an elektros inžinierius kuris specializuojasi elektros tinkle, studijuoju kaip geomagnetinės audros taip pat grasina nutrūkti elektrai ir internetui ir kaip nuo to apsisaugoti.

Geomagnetinės audros

1859 m. Carrington įvykis yra didžiausia užregistruota istorija geomagnetinė audra , bet tai nėra pavienis įvykis.

Geomagnetinės audros buvo registruojamos nuo XIX amžiaus pradžios, o moksliniai Antarkties ledo šerdies mėginių duomenys parodė dar didesnę geomagnetinę audrą. įvyko apie 774 m CE, dabar žinomas kaip „Miyake Event“. Šis saulės blyksnis sukėlė didžiausią ir greičiausiai kada nors užfiksuotą anglies-14 padidėjimą. Geomagnetinės audros viršutinėje Žemės atmosferoje sukelia didelius kosminių spindulių kiekius, kurie savo ruožtu sukuria anglis-14 , radioaktyvusis anglies izotopas.

Geomagnetinė audra, 60 procentų mažesnė nei „Miyake Event“. įvyko apie 993 m . Ledo šerdies mėginiai parodė, kad didelio masto geomagnetinės audros, kurių intensyvumas panašus į Miyake ir Carrington įvykius, vyksta vidutiniškai kartą per 500 metų.

Šiuo metu Nacionalinė vandenynų ir atmosferos administracija naudoja Geomagnetinių audrų skalė išmatuoti šių saulės išsiveržimų stiprumą. „G skalė“ turi nuo 1 iki 5, o G1 yra nedidelė, o G5 – ekstremali. „Carrington Event“ būtų įvertintas G5.

Dar labiau baisu, kai palygini Carrington renginį su Miyake renginiu. Mokslininkai sugebėjo įvertinti Carrington įvykio stiprumą remiantis Žemės magnetinio lauko svyravimais kaip užfiksavo to meto observatorijos. Nebuvo galimybės išmatuoti Miyake įvykio magnetinio svyravimo. Vietoj to, mokslininkai išmatavo anglies-14 padidėjimą medžių žieduose nuo to laikotarpio.

„Miyake“ renginys sukūrė a 12 procentų padidėjo anglies-14 . Palyginimui, „Carrington Event“ padidino „Carbon-14“ mažiau nei 1 proc., todėl „Miyake“ įvykis greičiausiai nusileido „G5 Carrington Event“.

Išmuša galią

Šiandien tokio pat intensyvumo geomagnetinė audra kaip Carringtono įvykis paveiktų kur kas daugiau nei telegrafo laidus ir gali būti katastrofiška. Nuolat didėjant priklausomybei nuo elektros ir atsirandančių technologijų, bet koks sutrikimas gali sukelti trilijonus dolerių piniginių nuostolių ir pavojų gyvybei, priklausančiai nuo sistemų. Audra paveiktų dauguma elektros sistemų kuriuos žmonės naudoja kasdien.

Geomagnetinės audros sukuria indukuotas sroves, kurios teka per elektros tinklą. Geomagnetiškai indukuotos srovės , kuris gali būti didesnis nei 100 amperų, ​​patenka į elektros komponentus, prijungtus prie tinklo, pvz., transformatorius, reles ir jutiklius.

Šimtas amperų prilygsta daugeliui namų ūkių teikiamai elektros paslaugai. Tokio dydžio srovės gali sukelti vidinius komponentų pažeidimus, dėl kurių gali nutrūkti elektros tiekimas.

1989 m. kovo mėn. Kvebeke, Kanadoje, įvyko geomagnetinė audra, tris kartus mažesnė už Carrington įvykį. sukėlė Hydro-Quebeko elektros tinklo griūtį .

Audros metu didelės magnetiškai sukeltos srovės sugadino transformatorių Naujajame Džersyje ir išjungė tinklo grandinės pertraukiklius. Šiuo atveju gedimas lėmė penki milijonai žmonių yra be elektros devynias valandas .

Ryšių nutraukimas

Be elektros gedimų, ryšiai nutrūktų pasauliniu mastu. Interneto paslaugų teikėjai galėtų nusileisti, o tai savo ruožtu panaikintų skirtingų sistemų galimybę bendrauti tarpusavyje. Būtų sutrikdytas aukšto dažnio ryšio sistemų, tokių kaip žemė-oras, trumpųjų bangų ir laivo-krantės radijo ryšys.

Palydovai, skriejantys orbitoje aplink Žemę, gali būti pažeisti dėl geomagnetinės audros sukeltų srovių, išdeginančių jų grandines. Tai sukeltų trikdžių palydovinio telefono, interneto, radijo ir televizijos srityse.

Be to, Žemę užklupus geomagnetinėms audroms, dėl saulės aktyvumo padidėjimo atmosfera plečiasi į išorę. Šis išsiplėtimas keičia atmosferos, kurioje skrieja palydovai, tankį. Didesnio tankio atmosfera sukuria tempimą palydove, o tai sulėtina. Ir jei jis nebus manevruojamas į aukštesnę orbitą, jis gali nukristi atgal į Žemę.

Dar viena trikdžių sritis, kuri gali turėti įtakos kasdieniam gyvenimui, yra navigacijos sistemos. Beveik visos transporto priemonės, nuo automobilių iki lėktuvų, naudoja GPS navigacijai ir stebėjimui. Net rankiniai įrenginiai, tokie kaip mobilieji telefonai, išmanieji laikrodžiai ir sekimo žymos, priklauso nuo GPS signalų, siunčiamų iš palydovų.

Karinės sistemos koordinavimui labai priklauso nuo GPS. Kitos karinės aptikimo sistemos, tokios kaip už horizonto esantys radarai ir povandeninių laivų aptikimo sistemos, gali būti sutrikusios, o tai trukdytų krašto apsaugai.

Kalbant apie internetą, gali kilti geomagnetinė audra tokio masto kaip Carrington Event gaminti geomagnetiškai indukuotas sroves povandeniniuose ir antžeminiuose kabeliuose kurie sudaro interneto stuburą, taip pat duomenų centrus, kuriuose saugoma ir apdorojama viskas – nuo ​​el. pašto ir tekstinių pranešimų iki mokslinių duomenų rinkinių ir dirbtinis intelektas įrankiai. Tai gali sutrikdyti visą tinklą ir neleisti serveriams prisijungti vienas prie kito.

Tik laiko klausimas

Tik laiko klausimas, kada Žemę užklups dar viena geomagnetinė audra. Būtų „Carrington Event“ dydžio audra itin žalingas elektros ir ryšių sistemoms visame pasaulyje, o gedimai tęsiasi kelias savaites.

Jei audra prilygs Miyake įvykio dydžiui, rezultatai būtų katastrofiški pasauliui, nes galimi gedimai truktų mėnesius, jei ne ilgiau. Netgi su perspėjimai apie orą kosmose iš NOAA kosminių orų prognozavimo centro, pasaulis turėtų tik kelias minutes iki kelių valandų.

Manau, kad labai svarbu toliau tirti būdus, kaip apsaugoti elektros sistemas nuo geomagnetinių audrų poveikio, pavyzdžiui, naudojant įrengti įrenginius, galinčius apsaugoti pažeidžiamą įrangą kaip transformatoriai ir kuriant tinklo apkrovų reguliavimo strategijas, kai saulės audros tuoj pataikys. Trumpai tariant, svarbu dirbti dabar, kad būtų kuo mažiau trikdžių dėl kito Carrington renginio.

Davidas Wallace'as , elektrotechnikos profesoriaus asistentas, Misisipės valstijos universitetas .

Šis straipsnis perspausdintas iš Pokalbis pagal Creative Commons licenciją. Skaityti originalus straipsnis .

Apie Mus

Nepriklausomų, Patikrintų Sveikatos, Erdvės, Gamtos, Technologijos Ir Aplinkos Ataskaitų Paskelbimas.