В этом тексте обсуждается потенциальное воздействие мощных геомагнитных бурь на энергосистемы Земли и другие технологические системы. В нем упоминаются два известных исторических шторма: один в 1989 году, вызвавший массовые отключения электроэнергии в Квебеке, и событие в Кэррингтоне 1859 года, которое было более серьезным, но нанесло меньший ущерб из-за ограниченной зависимости от электричества в то время. В тексте также объясняется, что современный шторм размером с Кэррингтон может вызвать массовые отключения электроэнергии, сбои в работе систем GPS и другие широкомасштабные последствия. В нем подчеркивается важность подготовки к таким событиям и упоминаются продолжающиеся усилия по улучшению наших возможностей реагирования. В тексте приведены источники для дальнейшего чтения.
Эта статья была первоначально опубликована 20 августа 2015 года.
Общеизвестно, что мощные штормы наносят огромный ущерб, затопляя города и разрушая инфраструктуру. Однако есть еще более серьезная проблема, чем сильный ветер и дождь: космическая погода. Массивная солнечная буря может иметь разрушительные последствия, нанеся ущерб нашим технологиям и потенциально погрузив всю планету во тьму.
Как геймер, погруженный в цифровой мир, я пришел к выводу, что наша зависимость от технологий значительно выросла, особенно когда речь идет об уязвимости космической погоды. Раньше я думал, что все под контролем, но Томас Бергер, директор Центра прогнозирования космической погоды NOAA, просветил меня во время интервью TopMob. Он объяснил, что в современном мире, если бы мы столкнулись с суровым явлением космической погоды, наша способность эффективно реагировать была бы под большим вопросом.
«Солнечная буря» относится к собирательному термину для различных явлений, которые Солнце посылает нам, включая рентгеновские лучи, заряженные частицы и намагниченную плазму. Хотя крупная солнечная буря последний раз обрушивалась на Землю в середине 19-го века, специалисты по космической погоде по-прежнему обеспокоены потенциальным повторением такого явления.
Солнечные вспышки
Солнечная буря инициируется солнечной вспышкой, которая, по сути, представляет собой мощный взрыв, происходящий на поверхности Солнца. В то время как вспышки класса C являются обычным явлением и имеют недостаточную мощность, чтобы воздействовать на Землю, вспышки класса M могут привести к незначительным сбоям в радиосвязи. Однако вспышки X-класса представляют собой самые мощные взрывы в нашей Солнечной системе, высвобождая энергию, эквивалентную примерно одному миллиарду водородных бомб. Эти явления относительно нечасты, но когда они происходят, они представляют собой впечатляющее зрелище.
Во время солнечного максимума в 2003 году произошла одна из самых мощных солнечных вспышек, когда-либо зарегистрированных. Эта вспышка была настолько огромной, что достигла пределов наших спутниковых датчиков, зарегистрировав вспышку класса X-28 – на целых 28 классов сильнее, чем вспышка X-1, которая уже в 10 раз мощнее вспышки M1. Вот как выглядело это знаменательное событие:
Несмотря на более чем столетние наблюдения, ученые по-прежнему не уверены в точных причинах солнечных вспышек. Однако понятно, что эти события тесно связаны с возмущениями в сильном магнитном поле Солнца, которое претерпевает колебания в течение примерно 11-летнего солнечного цикла.
Как страстный геймер и энтузиаст космоса, я бы сказал это так: «Солнечные бури возникают из взрывоопасных солнечных пятен на поверхности Солнца. Эти солнечные пятна представляют собой магнитные образования, которые могут вырасти довольно большими и зловещими, указывая на быстрые изменения в солнечном магнитном поле. Кажется, что эти динамические изменения магнитного поля могут быть связаны с самими причинами солнечной активности».
Значительная солнечная вспышка, варьирующаяся от средней до большой по величине, направит интенсивные волны радиации, состоящей из рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, к нашей планете. Способные выбивать электроны из атомов, эти излучения раскрывают свою силу при столкновении с верхними слоями атмосферы Земли, особенно с ионосферой. По сути, небо испытывает мощный электромагнитный шок. Однако, по утверждению Бергера, даже самые мощные вспышки оказывают минимальное воздействие на население.
«Ионосфера серьезно возмущается мощным электрическим импульсом Солнца, что приводит к ее расширению», — объяснил Бергер. «Однако солнечные вспышки не наносят существенного вреда технике».
Одним из примечательных различий является случай радиосвязи. Радиоволны, передаваемые между Землей и спутниками на орбите, могут прерываться, когда слои атмосферы становятся чрезмерно электрически заряженными.
Как геймер, я бы перефразировал это так: «За время своего игрового опыта я заметил, что радиосвязь иногда может прерываться. Загоризонтные радиосигналы могут стать слабыми, особенно когда самолеты пролетают над полюсами. Однако , они все еще могут связываться с центрами управления, используя высокочастотные радиоволны, отражающиеся от континентов. Эта проблема обычно длится недолго, от нескольких минут до нескольких часов».
Как заядлый геймер, погруженный в тонкости явлений космической погоды, я могу сказать вам, что прогнозирование солнечных вспышек с высокой точностью — непростая задача. Эти мощные всплески излучения Солнца распространяются с невероятной скоростью и достигают нашей планеты всего за несколько минут. К сожалению, NOAA, агентству, ответственному за предварительное уведомление авиакомпаний, требуется больше времени для выдачи предупреждений. Итак, нам предстоит бороться с непредсказуемостью солнечных вспышек и их потенциальным воздействием на наш технологически зависимый мир.
«Бергер отметил, что все, что мы можем сделать, это отправить предупреждение при обнаружении таких явлений. Авиакомпании уделяют пристальное внимание воздействию сигнальных ракет на свои системы высокочастотной связи. В случае значительных событий они могут принять решение о приостановке полетов».
Если вы не участвуете в управлении авиакомпанией, вы можете просто наблюдать со стороны. Тем не менее, обязательно время от времени посещайте Обсерваторию солнечной динамики НАСА, чтобы полюбоваться потрясающими изображениями, которые они предоставляют.
Заряженные частицы
После того как солнечная вспышка освещает небо, поток заряженных частиц — электронов и протонов — достигает нашей планеты всего от нескольких минут до нескольких часов. По прибытии эти частицы безжалостно ударяют по магнитосфере, которая представляет собой защитный щит, окружающий Землю, создаваемый нашим магнитным полем. Как сообщил Бергер: «Время от времени мы наблюдаем повышение уровня радиации, что позволяет предположить, что эти частицы сталкиваются с орбитой Земли».
Иногда сильный приток заряженных частиц может столкнуться со спутниками на орбите, что приведет к повреждению их электронных систем. Кроме того, длительное воздействие радиации представляет собой значительную опасность для здоровья космонавтов в космосе.
«Гурман признал, что энергетические частицы представляют собой проблему для МКС. Если человечество станет космической цивилизацией, эта проблема приобретет еще большее значение».
Как энтузиаст космоса, я могу вам сказать, что подавляющее большинство излучения солнечных частиц защищено от достижения нас магнитосферой и атмосферой Земли. Однако именно неожиданные скачки напряжения или «космические погодные явления» представляют угрозу для нас на земле. Так что следите за ними!
Корональные выбросы массы
Когда Солнце подвергается мощным извержениям, оно может выбросить огромное количество намагниченных газов в Солнечную систему. Эти события известны как корональные выбросы массы (КВМ). В отличие от других солнечных явлений, КВМ перемещаются неторопливо, и им требуется от 12 часов до нескольких дней, чтобы достичь нашей планеты. Несмотря на свою низкую скорость, они представляют наибольшую угрозу среди всех солнечных возмущений из-за своей способности нарушить магнитное поле Земли и нанести значительный ущерб электросетям и системам связи.
Как геймеру, мне повезло, что корональные выбросы массы (CME) движутся медленно, что дает нашим синоптикам космической погоды некоторую передышку для их прогнозирования. Они внимательно изучают изображения Солнца, передаваемые спутниками SOHO и STEREO. Когда наши обсерватории замечают что-то важное, НОАА начинает действовать.
Бергер обрисовал, что произойдет дальше: «Часы выдаются, когда мы видим, что что-то происходит на Солнце, направляющемся к Земле. Обычно, если происходит большое КВМ, что-то серьезное, которое, по нашему мнению, может повлиять на Землю, мы выставляем на стражу».
Как геймер, я бы описал это так: когда происходит корональный выброс массы (КВМ), он обычно направляется прямо к Солнцу, но в большинстве случаев он не представляет угрозы для нас здесь, на Земле. Однако, если КВМ направится к нам, он сначала столкнется со спутником НАСА Advanced Composition Explorer (ACE) в точке Лагранжа L1, которая находится примерно в миллионе миль от нашей планеты. Как только это произойдет, у нас будет от 30 минут до часа, прежде чем плазменное облако достигнет нас, разрушив нашу магнитосферу и вызвав геомагнитную бурю.
Именно тогда вы начинаете видеть влияние на энергосистему.
Я энтузиаст атмосферного электричества и поделюсь с вами интригующим наблюдением Бергера. Он объяснил, что в верхних слоях атмосферы Земли возникают мощные электрические токи. Здесь важную роль играет проводимость земли: если она достаточно высока, эти токи можно будет забирать на электростанции и передавать в сеть. К сожалению, наша существующая электрическая инфраструктура не способна справиться с такими большими притоками тока из-под земли.
Интенсивность геомагнитной бури количественно оценивается с использованием термина «время возмущения бури» (Dst). По сути, это измерение показывает, насколько сильно корональный выброс массы (CME) нарушает магнитное поле Земли. Типичные штормы, вызывающие полярные сияния, но оказывающие на нас минимальное воздействие, составляют около Dst = -50 наноТесла (нТл). Самая сильная геомагнитная буря за всю историю наблюдений, вызвавшая массовые отключения электроэнергии в Квебеке в марте 1989 года, имела значение Dst -600 нТл.
Шторм 1989 года кажется незначительным по сравнению с событием Кэррингтона — мощным геомагнитным возмущением, произошедшим 156 лет назад. Хотя тогда воздействие было минимальным, аналогичный шторм, происходящий сегодня, может привести к катастрофическим последствиям.
Монстрические бури
Феномен Кэррингтона, произошедший в сентябре 1859 года, получил свое название от имени британского астронома Ричарда Кэррингтона, который лично был свидетелем извержения Солнца. В последующие дни сильные корональные выбросы массы (КВМ) столкнулись с Землей, что привело к появлению полярных сияний на юге, вплоть до Кубы. Пострадали телеграфные системы: электрические токи пробежали по проводам и вызвали повреждение оборудования, ранили технических специалистов и нарушили связь.
Современные оценки силы этого шторма колеблются от Dst = -800 нТл до -1750 нТл.
Я, как зачарованный наблюдатель за прогрессом человечества, не могу не удивляться тому, насколько глубоко наша жизнь стала связана с электричеством за последние полтора столетия. С появлением трубопроводов, сетей электропередачи и передовых наземных технологий электропроводности мы создали сложную сеть энергии, которая питает наш мир. Однако эта сложная инфраструктура поднимает отрезвляющий вопрос: что произойдет, если нам придется столкнуться с еще одним событием Кэррингтона?
Сильные геомагнитные бури обладают способностью генерировать сильные токи в земле, которые представляют значительную опасность для медных обмоток в ядре систем распределения электроэнергии – трансформаторах. Если эти обмотки расплавятся из-за этого явления, это может вызвать обширные отключения электроэнергии. С учетом того, что с годами наша энергосистема становится все сложнее, последствия такого отключения могут распространиться за пределы локализованных территорий и затронуть более широкие слои населения.
Это событие существенно нарушит нашу повседневную жизнь. Отключение электроэнергии будет означать отсутствие электричества для освещения, Интернета или любых приборов, подключенных к стене. В городских районах с цифровыми системами водоснабжения туалеты и канализация могут работать со сбоями. Системы отопления и охлаждения перестанут функционировать. Скоропортящиеся продукты и лекарства портятся. Банкоматы станут недоступными, как и заправочные станции и их заправочные станции. Последствия будут простираться дальше.
Объяснение эксперта: система GPS основана на точной синхронизации сигналов между двумя точками, такими как космический корабль и мобильное устройство. Попадание большого количества энергичных частиц в атмосферу может нарушить эти сигналы, что поставит под угрозу функциональность GPS. Это особенно примечательно, учитывая замену традиционных систем посадки самолетов на технологии GPS.
Как заядлый геймер, погруженный в виртуальные миры, я не могу не провести параллели с нашей реальностью. Представьте себе сложную игру со сложными системами и механикой. Некоторые изменения в этой игре могут иметь долгосрочные последствия, которые затронут каждый уголок цифрового ландшафта.
Как геймер, я не могу не задуматься о волновых последствиях отключения миллиардов людей с ненасытной жаждой власти от сети. Это ошеломляющий сценарий, и хотя мы, возможно, не сможем полностью осознать социальные последствия, мы все можем согласиться с тем, что это не сулит ничего хорошего. Ясно одно: экономические последствия будут катастрофическими. В докладе Национальной академии прогнозируется, что финансовые потери от происшествия уровня Кэррингтона сегодня могут превысить 2 триллиона долларов – ошеломляющая цифра, в двадцать раз превышающая ущерб, причиненный ураганом Катрина.
Помните, что сценарий, который мы обсуждаем, не является экстремальным предсказанием конца света, как в фильмах или книгах. На самом деле, это произошло еще в июле 2012 года, когда вблизи Земли прошел значительный корональный выброс массы (CME), как было зафиксировано спутником НАСА STEREO-A. Магнитное возмущение, вызванное этим КВМ, было бы эквивалентно событию Кэррингтона с показанием Dst -1200 нТл.
«Если бы он обрушился на Землю, нам все равно пришлось бы иметь дело с последствиями», — заявил НАСА в 2014 году доктор Дэниел Бейкер из Университета Колорадо. «Как часто другие штормы такого масштаба едва обходили нашу планету и оставались незамеченными нашими системы космического мониторинга. Это важный вопрос, который требует исследования».
Мы мертвы в воде?
Благодаря расширению сетей мониторинга космической погоды за последние два десятилетия у нас теперь есть больше возможностей для прогнозирования корональных выбросов массы (КВМ) по сравнению с тем, что было раньше. Однако, несмотря на наши достижения, многие специалисты по космической погоде признают, что происходящая в настоящее время значительная солнечная вспышка по-прежнему будет представлять для нас серьезную проблему. Тем не менее, мы стремимся улучшить нашу готовность.
Управление по научно-технической политике Белого дома сформировало группу для исследования методов реагирования на экстремальные явления. По словам Бергера, национальный план космической погоды, как ожидается, будет опубликован в октябре. В этом плане будут подробно описаны необходимые действия США для повышения своей готовности.
Бергер отказался предоставить подробности о предстоящей политической стратегии. Нам придется подождать до осени, чтобы получить дополнительную информацию. Однако он предположил, что эта стратегия будет включать в себя существенные рекомендации для поставщиков электроэнергии. В настоящее время энергетические компании адаптируются к предупреждениям о крупных солнечных штормах, перенаправляя распределение электроэнергии вокруг трансформаторов.
Во время таких событий землянин, осведомленный о космической погоде, может принять ряд мер предосторожности. Большинство руководств по обеспечению готовности к стихийным бедствиям применимы. Подготовьте аварийный комплект. Разработайте стратегию общения со своими близкими на случай, если обычные телефонные линии оборвутся. В вашем автомобиле должно быть не менее половины бака бензина. Запаситесь дополнительными батареями или купите солнечное зарядное устройство или зарядное устройство с ручным управлением для электронных устройств. Сделайте резервную копию всех важных данных. К сожалению, нет необходимости копить запасные ломы — это больше подходит для сценария зомби-апокалипсиса.
Конечно, оставаться в курсе последних предупреждений о солнечных штормах очень просто с помощью Центра прогнозирования космической погоды NOAA.
Как заядлый геймер, который всегда в поисках интригующих космических явлений, я бы предложил перефразировать это так:
Смотрите также
- Apple готовится к летним Олимпийским играм 2024 года: обновляет карты, телетрансляции, избранные приложения и многое другое
- Мистер Бейтс против почтового отделения (2024), обзор PBS – театрализованный пересказ реальной судебной ошибки.
- Доктор Кто Диснея – Краткое содержание и обзор эпизода 4 «73 ярда»
- Кошмары и мечты Джоко Анвара – Краткое содержание и обзор эпизода 3
- Обзор первого сезона «Глубокой ночи» – милый, но предсказуемый тайский BL
- Продлили ли «Антрацит» на 2 сезон? Вот что мы знаем:
- Рецензия на фильм «Брэнди Хеллвилл и культ быстрой моды» (2024) – взгляд на взлеты и падения индустрии моды
- Функция истории мерцательной аритмии на Apple Watch одобрена FDA для оценки медицинских устройств
- Странная визуализация НАСА перенесет вас внутрь черной дыры
- Приз «Большая дверь» – краткий обзор и обзор 2-й серии 5-й серии
2024-05-10 15:46