Ano ang magnetosphere at kung gaano kalakas ang epekto ng mga magnetic storm sa teknolohiya

Ang ating Daigdig ay magnet — ito ay kilala ng lahat. Ang mga linya ng magnetic field ay umaalis sa lugar ng south magnetic pole at pumasok sa lugar ng north magnetic pole. Alalahanin na ang magnetic at geographic pole ng Earth ay bahagyang naiiba-sa hilagang hemisphere, ang magnetic pole ay inilipat nang humigit-kumulang 13° patungo sa Canada.

Ang hanay ng mga linya ng puwersa ng magnetic field ng Earth ay tinatawag magnetosphere… Ang magnetosphere ng Earth ay hindi simetriko tungkol sa magnetic axis ng planeta.

Sa gilid ng Araw ito ay naaakit, sa kabilang panig ay pinahaba. Ang hugis ng magnetosphere na ito ay sumasalamin sa patuloy na impluwensya ng solar wind dito. Ang mga naka-charge na particle na lumilipad mula sa Araw ay lumilitaw na "pinisil" ang mga linya ng puwersa magnetic field, pagpindot sa mga ito sa bahagi ng araw at paghila sa kanila sa gilid ng gabi.

Hangga't ang sitwasyon ng Araw ay kalmado, ang buong larawang ito ay nananatiling medyo matatag. Ngunit pagkatapos ay nagkaroon ng sikat ng araw.Nagbago ang solar wind—ang daloy ng mga bumubuo nitong particle ay naging mas malaki, at ang kanilang enerhiya ay mas malaki.Ang presyon sa magnetosphere ay nagsimulang tumaas nang mabilis, ang mga linya ng puwersa sa bahagi ng araw ay nagsimulang lumipat nang mas malapit sa ibabaw ng Earth, at sa gilid ng gabi sila ay hinila nang mas malakas sa "buntot" ng magnetosphere. Ito ay magnetic storm (geomagnetic storm).

Sa panahon ng mga solar flare, ang malalaking pagsabog ng mainit na plasma ay nangyayari sa ibabaw ng Araw. Sa panahon ng pagsabog, isang malakas na daloy ng mga particle ang inilabas, na gumagalaw sa mataas na bilis mula sa Araw patungo sa Earth at nakakagambala sa magnetic field ng planeta.

solar wind

Ang "compression" ng mga linya ng puwersa ay nangangahulugang ang paggalaw ng kanilang mga poste sa ibabaw ng Earth, na nangangahulugang - isang pagbabago sa lakas ng magnetic field sa anumang punto sa globo... At ang mas malakas na presyon ng solar wind, mas makabuluhan ang compression ng mga linya ng field, kaayon, mas malakas ang pagbabago sa lakas ng field. Mas malakas ang magnetic storm.

Kasabay nito, mas malapit sa rehiyon ng magnetic pole, mas maraming mga panlabas na linya ng field ang nakakatugon sa ibabaw. At nararanasan lang nila ang pinakamalaking epekto ng nababagabag na solar wind at ang pinaka-react (displace). Nangangahulugan ito na ang mga pagpapakita ng magnetic disturbances ay dapat na pinakamalaki sa geomagnetic pole (iyon ay, sa matataas na latitude) at pinakamaliit sa geomagnetic equator.

Paglipat ng magnetic north pole mula 1831 hanggang 2007.

Ano pa ang inilarawang pagbabago sa magnetic field sa matataas na latitude na puno ng buhay natin sa ibabaw ng Earth?

Sa panahon ng magnetic storm, maaaring mawalan ng kuryente, komunikasyon sa radyo, pagkagambala sa mga network ng mobile operator at mga control system ng spacecraft, o pinsala sa mga satellite.

Isang 1989 magnetic storm sa Quebec, Canada ang nagdulot ng matinding pagkawala ng kuryente, kabilang ang mga sunog sa transformer (tingnan sa ibaba para sa mga detalye sa insidenteng ito). Noong 2012, isang matinding magnetic storm ang nakagambala sa pakikipag-ugnayan sa European Venus Express spacecraft na umiikot sa Venus.

Alalahanin natin kung paano gumagana ang electric current generator… Sa isang nakatigil na magnetic field, ang isang conductor (rotor) ay gumagalaw (umiikot). Bilang resulta, sa mananaliksik Lumilitaw ang isang EMF at nagsisimula itong dumaloy kuryente… Ganun din ang mangyayari kung ang wire ay nakatigil at ang magnetic field ay gagalaw (magbabago sa oras).

Sa panahon ng magnetic storm mayroong pagbabago sa magnetic field, at mas malapit sa magnetic pole (mas mataas ang geomagnetic latitude), mas malakas ang pagbabagong ito.

Nangangahulugan ito na mayroon tayong nagbabagong magnetic field. Well, at ang mga nakapirming wire ng anumang haba sa ibabaw ng Earth ay hindi sumasakop. May mga linya ng kuryente, mga riles ng tren, mga pipeline...Sa madaling salita, ang pagpipilian ay mahusay. At sa bawat konduktor, sa bisa ng nabanggit na pisikal na batas, lumilitaw ang isang electric current, sanhi ng mga pagkakaiba-iba sa geomagnetic field. Tatawagan natin siya induced geomagnetic current (IGT).

Ang magnitude ng sapilitan na mga alon ay nakasalalay sa maraming mga kondisyon. Una sa lahat, siyempre, mula sa bilis at lakas ng pagbabago sa geomagnetic field, iyon ay, mula sa lakas ng magnetic storm.

Ngunit kahit na sa parehong bagyo, iba't ibang mga epekto ang nangyayari sa iba't ibang mga wire.Nakadepende sila sa haba ng wire at sa oryentasyon nito sa ibabaw ng Earth.

Kung mas mahaba ang wire, mas magiging malakas ito sapilitan kasalukuyang… Gayundin, ito ay magiging mas malakas kapag mas malapit ang wire orientation sa hilaga-timog na direksyon. Sa katunayan, sa kasong ito, ang mga pagkakaiba-iba ng magnetic field sa mga gilid nito ang magiging pinakadakila at samakatuwid ang EMF ang magiging pinakadakila.

Siyempre, ang magnitude ng kasalukuyang ito ay nakasalalay sa maraming iba pang mga kadahilanan, kabilang ang kondaktibiti ng lupa sa ilalim ng kawad. Kung mataas ang conductivity na ito, hihina ang IHT dahil ang karamihan sa agos ay dadaan sa lupa. Kung ito ay maliit, ang paglitaw ng malubhang IHT ay malamang.

Nang hindi nagpapatuloy sa pisika ng kababalaghan, napapansin lamang namin na ang mga IHT ang pangunahing sanhi ng mga kaguluhan na dulot ng mga magnetic storm sa pang-araw-araw na buhay.

Isang halimbawa ng mga sitwasyong pang-emergency na dulot ng isang malakas na magnetic storm at sapilitan na mga alon na inilarawan sa literatura

Magnetic storms noong Marso 13-14, 1989 at emergency sa Canada

Gumagamit ang mga magnetologist ng ilang pamamaraan (tinatawag na magnetic index) upang ilarawan ang estado ng magnetic field ng Earth. Nang hindi naglalagay ng mga detalye, napapansin lang namin na mayroong limang ganoong mga index (ang pinakakaraniwan).

Ang bawat isa sa kanila, siyempre, ay may mga pakinabang at disadvantages nito at pinaka-maginhawa at tumpak sa paglalarawan ng ilang mga sitwasyon — halimbawa, nabalisa na mga kondisyon sa aurora zone o, sa kabaligtaran, ang pandaigdigang larawan sa medyo kalmado na mga kondisyon.

Naturally, sa sistema ng bawat isa sa mga indeks na ito, ang bawat geomagnetic phenomenon ay nailalarawan sa pamamagitan ng ilang mga numero - ang mga halaga ng index mismo para sa panahon ng hindi pangkaraniwang bagay, kaya naman posible na ihambing ang intensity ng geomagnetic disturbances na naganap. sa iba't ibang taon.

Ang magnetic storm noong Marso 13-14, 1989 ay isang pambihirang geomagnetic na kaganapan ayon sa mga kalkulasyon batay sa lahat ng magnetic index system.

Ayon sa mga obserbasyon ng maraming istasyon, sa panahon ng isang bagyo, ang magnitude ng magnetic declination (paglihis ng compass needle mula sa direksyon patungo sa magnetic pole) sa loob ng 6 na araw ay umabot sa 10 degrees o higit pa. Ito ay marami, kung isasaalang-alang na ang isang paglihis ng kahit kalahating degree ay hindi katanggap-tanggap para sa pagpapatakbo ng maraming mga geophysical na instrumento.

Ang magnetic storm na ito ay isang hindi pangkaraniwang geomagnetic phenomenon. Gayunpaman, ang interes dito ay halos hindi lalampas sa isang makitid na bilog ng mga espesyalista, kung hindi para sa mga dramatikong kaganapan sa buhay ng isang bilang ng mga rehiyon na sinamahan nito.

Noong 07:45 UTC noong 13 Marso 1989, ang mga high-voltage transmission lines mula sa James Bay (northern Quebec, Canada) hanggang sa timog Quebec at sa hilagang estado ng Estados Unidos, pati na rin ang Hydro-Québec network, ay nakaranas ng malalakas na induced currents.

Ang mga agos na ito ay lumikha ng karagdagang load na 9,450 MW sa system, na sobra-sobra para idagdag sa kapaki-pakinabang na load na 21,350 MW sa panahong iyon. Bumagsak ang sistema, nag-iwan ng 6 na milyong residente na walang kuryente. Tumagal ng 9 na oras upang maibalik ang system sa normal na operasyon. Ang mga mamimili sa hilagang US noong panahong iyon ay nakatanggap ng mas mababa sa 1,325 MWh ng kuryente.

Noong Marso 13-14, ang mga hindi kasiya-siyang epekto na nauugnay sa sapilitan na mga geomagnetic na alon ay naobserbahan din sa mga linya ng mataas na boltahe ng iba pang mga sistema ng kuryente: gumana ang mga proteksiyon na relay, nabigo ang mga transformer ng kuryente, bumaba ang boltahe, naitala ang mga parasitiko na alon.

Ang pinakamalaking sapilitan kasalukuyang halaga noong Marso 13 ay naitala sa mga sistema ng Hydro-Ontario (80 A) at Labrador-Hydro (150 A). Hindi mo kailangang maging eksperto sa enerhiya upang isipin ang pinsalang maaaring gawin sa anumang sistema ng kuryente sa pamamagitan ng paglitaw ng mga ligaw na agos ng ganito kalaki.

Ang lahat ng ito ay nakaapekto hindi lamang sa North America. Ang mga katulad na phenomena ay naobserbahan sa isang bilang ng mga bansa sa Scandinavian. Totoo na ang kanilang epekto ay mas mahina dahil sa katotohanan na ang hilagang bahagi ng Europa ay mas malayo sa geomagnetic pole kaysa sa hilagang bahagi ng Amerika.

Gayunpaman, noong 08:24 CET, anim na 130-kV na linya sa central at southern Sweden ang nagtala ng sabay-sabay na current-induced voltage surge ngunit hindi umabot sa aksidente.

Alam ng lahat kung ano ang ibig sabihin ng pag-iwan ng 6 na milyong residente na walang kuryente sa loob ng 9 na oras. Iyon lamang ay sapat na upang maakit ang atensyon ng mga espesyalista at publiko sa Marso 13-14 na magnetic storm. Ngunit ang mga epekto nito ay hindi limitado sa mga sistema ng enerhiya.

Gayundin, ang US Soil Conservation Service ay tumatanggap ng mga signal mula sa maraming awtomatikong sensor na matatagpuan sa mga bundok at sinusubaybayan ang mga kondisyon ng lupa, snow cover, atbp. sa radyo sa frequency na 41.5 MHz araw-araw.

Noong Marso 13 at 14 (tulad ng nangyari sa ibang pagkakataon, dahil sa superposisyon ng radiation mula sa iba pang mga mapagkukunan), ang mga senyas na ito ay may kakaibang kalikasan at alinman ay hindi ma-decipher sa lahat, o ipinahiwatig ang pagkakaroon ng mga avalanch, baha, pag-agos ng putik at sabay na nagyelo sa lupa...

Sa US at Canada, may mga kaso ng kusang pagbubukas at pagsasara ng mga pribadong pinto ng garahe na ang mga kandado ay nakatutok sa isang partikular na frequency ("key") ngunit na-trigger ng magulong overlap ng mga signal na nagmumula sa malayo.

Pagbuo ng mga sapilitan na alon sa mga pipeline

Kilalang-kilala kung ano ang malaking papel na ginagampanan ng mga pipeline sa modernong pang-industriyang ekonomiya. Daan-daang at libu-libong kilometro ng metal pipe ang dumadaan sa iba't ibang bansa. Ngunit ang mga ito ay mga konduktor din at ang mga sapilitan na alon ay maaaring mangyari din sa kanila. Siyempre, sa kasong ito, hindi nila masusunog ang isang transpormer o relay, ngunit walang alinlangan na nagdudulot sila ng pinsala.

Ang katotohanan ay upang maprotektahan laban sa electrolytic corrosion, ang lahat ng mga pipeline ay may negatibong potensyal sa ground na humigit-kumulang 850 mV. Ang halaga ng potensyal na ito sa bawat system ay pinananatiling pare-pareho at kinokontrol. Itinuturing na magsisimula ang makabuluhang electrolytic corrosion kapag bumaba ang halagang ito sa 650 mV.

Ayon sa mga kumpanya ng langis sa Canada, noong Marso 13, 1989, kasama ang pagsisimula ng magnetic storm, ang matalim na spike sa potensyal ay nagsimula at nagpatuloy noong Marso 14. Sa kasong ito, ang magnitude ng negatibong potensyal para sa maraming oras ay mas mababa kaysa sa kritikal na halaga, at kung minsan ay bumababa pa sa 100-200 mV.

Noong 1958 at 1972, sa panahon ng malalakas na magnetic storm, dahil sa sapilitan na mga alon, ang mga seryosong kaguluhan ay naganap sa pagpapatakbo ng transatlantic telecommunications cable. Sa panahon ng bagyo ng 1989ang isang bagong cable ay gumagana na, kung saan ang impormasyon ay ipinadala sa isang optical channel (tingnan ang — Optical na mga sistema ng komunikasyon), kaya walang mga paglabag sa paghahatid ng impormasyon.

Gayunpaman, ang tatlong malalaking boltahe na spike (300, 450 at 700 V) ay naitala sa cable power system, na nag-tutugma sa oras na may malakas na pagbabago sa magnetic field. Bagama't ang mga spike na ito ay hindi naging sanhi ng hindi paggana ng system, ang mga ito ay sapat na malaki upang magdulot ng malubhang banta sa normal na operasyon nito.

Ang geomagnetic field ng Earth ay nagbabago at humihina. Ano ang ibig sabihin nito?

Ang magnetic field ng Earth ay hindi lamang gumagalaw sa ibabaw ng planeta, ngunit nagbabago din ang intensity nito. Sa nakalipas na 150 taon, humina ito ng humigit-kumulang 10%. Natuklasan ng mga mananaliksik na humigit-kumulang isang beses sa bawat 500,000 taon, nagbabago ang polarity ng mga magnetic pole-ang hilaga at timog na mga pole ay nagbabago ng mga lugar. Ang huling beses na nangyari ito ay halos isang milyong taon na ang nakalilipas.

Maaaring masaksihan ng ating mga inapo ang kalituhan na ito at posibleng mga sakuna na nauugnay sa pagbabalik ng polarity. Kung magkakaroon ng pagsabog sa oras ng pagbaliktad ng mga magnetic pole ng Araw, hindi mapoprotektahan ng magnetic shield ang Earth at magkakaroon ng pagkawala ng kuryente at pagkagambala ng mga sistema ng nabigasyon sa buong planeta.

Ang mga halimbawang ibinigay sa itaas ay nagpapaisip tungkol sa kung gaano kalubha at maraming aspeto ang epekto ng malalakas na magnetic storm sa pang-araw-araw na buhay ng sangkatauhan.

Ang lahat ng nasa itaas ay isang halimbawa ng mas kahanga-hangang epekto ng lagay ng panahon sa kalawakan (kabilang ang mga solar flare at magnetic storm) kaysa sa hindi masyadong maaasahang mga ugnayan ng solar at magnetic na aktibidad sa kalusugan ng tao.