Ето как една достатъчно голяма слънчева буря може напълно да промени света

Не нашето действително разстояние до Слънцето. (Марк Гарлик/Научна фотобиблиотека/Гети изображения)

На 1 и 2 септември 1859 г. телеграфните системи по света се провалят катастрофално. Операторите на телеграфите съобщиха, че са получили токови удари, телеграфна хартия се е запалила и са успели да работят с оборудването с изключени батерии .

През вечерта полярното сияние, по-известно като северното сияние, можеше да се види чак на юг до Колумбия. Обикновено тези светлини се виждат само на по-високи географски ширини, в Северна Канада, Скандинавия и Сибир.

Това, което светът преживя този ден, сега известен като Събитие в Карингтън , беше масивна геомагнитна буря . Тези бури възникват, когато голям мехур от прегрят газ, наречен плазма, се изхвърли от повърхността на слънцето и удари Земята. Този балон е известен като изхвърляне на коронална маса.



Плазмата на изхвърляне на коронална маса се състои от облак от протони и електрони, които са електрически заредени частици. Когато тези частици достигнат Земята, те взаимодействат с магнитното поле, което заобикаля планетата.

Това взаимодействие води до изкривяване и отслабване на магнитното поле, което от своя страна води до странното поведение на полярното сияние и други природни явления. Като електроинженер който е специалист в електрическата мрежа, уча как геомагнитни бури също заплашват да причинят прекъсване на захранването и интернет и как да се предпазите от това.

Геомагнитни бури

Събитието в Карингтън от 1859 г. е най-големият регистриран разказ за a геомагнитна буря , но това не е изолирано събитие.

Геомагнитните бури са регистрирани от началото на 19-ти век и научните данни от проби от ледени ядра на Антарктида показват доказателства за още по-масивна геомагнитна буря, която се случи около 774 г CE, сега известно като събитието Miyake. Това слънчево изригване доведе до най-голямото и най-бързо нарастване на въглерод-14, регистрирано някога. Геомагнитните бури предизвикват големи количества космически лъчи в горната атмосфера на Земята, които от своя страна произвеждат въглерод-14 , радиоактивен изотоп на въглерода.

Геомагнитна буря с 60 процента по-малка от събитието Мияке се случи около 993 г. сл. н. е . Пробите от ледено ядро ​​показват доказателства, че широкомащабни геомагнитни бури с подобен интензитет като събитията Мияке и Карингтън се случват средно веднъж на всеки 500 години.

Днес Националната администрация за океаните и атмосферата използва Скала на геомагнитните бури за измерване на силата на тези слънчеви изригвания. „Скалата G“ има рейтинг от 1 до 5, като G1 е незначителен, а G5 е екстремен. Събитието в Карингтън щеше да бъде оценено като G5.

Става още по-страшно, когато сравните събитието Карингтън със събитието Мияке. Учените успяха да оценят силата на събитието Карингтън въз основа на флуктуациите на земното магнитно поле както е регистрирано от обсерваториите по това време. Нямаше начин да се измери магнитната флуктуация на събитието Мияке. Вместо това учените измерват увеличението на въглерод-14 в дървесните пръстени от този период от време.

Събитието Miyake създаде a 12 процента увеличение на въглерод-14 . За сравнение, събитието Карингтън доведе до по-малко от 1 процент увеличение на въглерод-14, така че събитието Мияке вероятно е по-малко от събитието Карингтън G5.

Прекъсване на захранването

Днес геомагнитна буря със същата интензивност като събитието Карингтън би засегнала много повече от телеграфните кабели и може да бъде катастрофална. С непрекъснато нарастващата зависимост от електричеството и нововъзникващите технологии всяко прекъсване може да доведе до парични загуби за трилиони долари и риск за живота, зависим от системите. Бурята щеше да повлияе голяма част от електрическите системи които хората използват всеки ден.

Геомагнитните бури генерират индуцирани токове, които протичат през електрическата мрежа. Геомагнитно индуцирани токове , които могат да бъдат над 100 ампера, протичат в електрическите компоненти, свързани към мрежата, като трансформатори, релета и сензори.

Сто ампера са еквивалентни на електрическата услуга, предоставена на много домакинства. Токове с този размер могат да причинят вътрешни повреди в компонентите, водещи до големи прекъсвания на захранването.

Геомагнитна буря, три пъти по-малка от събитието Карингтън, се случи в Квебек, Канада, през март 1989 г. Бурята доведе до срив на електрическата мрежа Hydro-Quebec .

По време на бурята силните магнитно индуцирани токове повредиха трансформатор в Ню Джърси и задействаха прекъсвачите на мрежата. В този случай прекъсването доведе до пет милиона души остават без ток за девет часа .

Прекъсване на връзки

В допълнение към електрическите повреди, комуникациите ще бъдат нарушени в световен мащаб. Доставчиците на интернет услуги може да паднат, което от своя страна ще попречи на способността на различни системи да комуникират помежду си. Високочестотните комуникационни системи като радио земя-въздух, късовълни и кораб-брега ще бъдат прекъснати.

Сателитите в орбита около Земята могат да бъдат повредени от индуцирани токове от геомагнитната буря, изгарящи техните платки. Това би довело до смущения в сателитна телефония, интернет, радио и телевизия.

Освен това, тъй като геомагнитните бури удрят Земята, увеличаването на слънчевата активност кара атмосферата да се разширява навън. Това разширяване променя плътността на атмосферата, в която орбитират сателитите. Атмосфера с по-висока плътност създава съпротивление на сателит, което го забавя. И ако не се маневрира на по-висока орбита, може да падне обратно на Земята.

Друга област на прекъсване, която потенциално би повлияла на ежедневието, са навигационните системи. На практика всеки вид транспорт, от автомобили до самолети, използва GPS за навигация и проследяване. Дори ръчни устройства като мобилни телефони, смарт часовници и маркери за проследяване разчитат на GPS сигнали, изпратени от сателити.

Военните системи са силно зависими от GPS за координация. Други военни системи за откриване, като радар над хоризонта и системи за откриване на подводници, могат да бъдат прекъснати, което би попречило на националната отбрана.

По отношение на интернет, геомагнитна буря от мащаба на събитието Карингтън би могла произвеждат геомагнитно индуцирани токове в подводните и наземните кабели които формират гръбнака на интернет, както и центровете за данни, които съхраняват и обработват всичко от имейли и текстови съобщения до набори от научни данни и изкуствен интелект инструменти. Това потенциално би нарушило цялата мрежа и би попречило на сървърите да се свържат един с друг.

Просто въпрос на време

Въпрос на време е Земята да бъде ударена от нова геомагнитна буря. Би била буря с размерите на събитието Карингтън изключително вредно към електрическите и комуникационни системи по целия свят с прекъсвания, продължаващи седмици.

Ако бурята е с размерите на събитието Miyake, резултатите биха били катастрофални за света с потенциални прекъсвания, продължаващи месеци, ако не и повече. Дори със предупреждения за космическото време от Центъра за прогнозиране на космическото време на NOAA, светът ще има само няколко минути до няколко часа предизвестие.

Считам, че е изключително важно да продължим да изследваме начини за защита на електрическите системи срещу ефектите на геомагнитни бури, например чрез инсталиране на устройства, които могат да екранират уязвимо оборудване като трансформатори и чрез разработване на стратегии за регулиране на натоварването на мрежата, когато слънчеви бури са на път да ударят. Накратко, важно е да работим сега, за да сведем до минимум прекъсванията от следващото събитие в Карингтън.

Дейвид Уолъс , асистент клиничен професор по електротехника, Държавен университет на Мисисипи .

Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.