Hur magnetiska stormar verkligen påverkar teknik och människor
Miscellanea / / December 14, 2021
De får till och med skulden för Sovjetunionens kollaps.
Vad är magnetiska stormar
Magnetiska stormarA. D. Shevnin. Magnetiska stormar / Stora ryska encyklopedin – det här är starka störningar av jordens magnetfält, som plötsligt stör dess normala förlopp och varar från flera timmar till flera dagar. När de inträffar observeras de samtidigt över hela planeten.
Magnetiska eller, mer exakt, geomagnetiska stormar är en del av jordens rymdväder. De orsakar norrsken, det kan deGeomagnetiska stormar / NOAA Space Weather Prediction Center negativt påverka den orbitala och markbundna tekniken, såväl som vissa människors tillstånd.
Varför händer magnetiska stormar
Solvinden – en ström av laddade partiklar som kommer från solen – påverkar hela tidenGeomagnetiska stormar / NOAA Space Weather Prediction Center till den yttre, högsta delen av jordens magnetfält (magnetosfären). På grund av detta är hon alltid i ett så vridet tillstånd:
Solvindsflödet är dock långt ifrån alltid stabilt och kan fluktuera. Dess störningar orsakas av koronala hål och massutkastningar (de senare förväxlas ofta med
blossar på solen).Snöstormsprovocerade stormar är mest allvarliga. Under dessa fenomen släpper den närmaste stjärnan till oss ut miljarder ton plasma. Det ser ut somDagen då solen förde mörker / NASA att samtidigt detonera tusentals kärnvapenbomber. Om flödet var riktat mot jorden kan partiklar nå den. Det brukar taGeomagnetiska stormar / NOAA Space Weather Prediction Center två eller tre dagar, men med kraftiga utsläpp klarar plasman en sträcka på 150 miljoner kilometer på 18 timmar.
När strömmen når vår planet orsakar detA. D. Shevnin. Magnetiska stormar / Stora ryska encyklopedin en chockvåg som komprimerar jordens magnetosfär. Kollisionen av solvindens protoner med väteatomerna i vår atmosfär bildar en elektrisk ström. Gradvis, när stormen avtar, återgår magnetosfären till sitt normala tillstånd och strömmen avtar.
Koronala hål har en något annorlunda handlingsprincip. I dessa områden av solytan är magnetfältet svagare än i resten av stjärnan. Därför kommer en ström av solvind ut ur dem, som rör sig snabbare än vanligt: 500-800 kilometer per sekund istället för 1. K. Räv. Koronala hål och snabb solvind / NASA
2. Solvind / NOAA Space Weather Prediction Center 300–500. Sådant flöde kan orsaka milda magnetiska stormar. Dock håller de iblandGeomagnetiska stormar / NOAA Space Weather Prediction Center mycket längre och genererar mer energi.
Koronalt hål i solen. Foto: NASA / SDO / Wikimedia Commons
Solens magnetfält. Bokstaven B står för ett koronalt hål. Bild: Sebman81 / Wikimedia Commons
Därför är frekvensen av magnetiska stormar direkt relaterad till solaktiviteten. Detta i sin tur stiger och bleknar och bildar cykler som varar i genomsnitt 11 år. Därför kan om en månadA. D. Shevnin. Magnetiska stormar / Stora ryska encyklopedin hända upp till åtta magnetiska stormar under perioden med maximal intensitet eller ingen som minst. Samtidigt är hög solaktivitet långt ifrån alltidV. N. Obridko. Om de så kallade "geomagnetiska prognoserna för ogynnsamma dagar" / In Defense of Science nr 2 leder till starka geomagnetiska störningar.
Är det möjligt att mäta styrkan av en magnetisk storm
Intensiteten hos magnetiska stormar mätsGeomagnetiska stormar / NOAA Space Weather Prediction Center med hjälp av speciella index. Forskare använder huvudsakligen Dst: det beräknas baserat på avläsningar av magnetometrar från flera stationer vid jordens magnetiska ekvator. Uppgifterna uppdateras varje timme. I en lugn miljö varierar Dst från -20 till 20 nanotesla. En storm anses vara en situation när den faller under -50 nanotesla.
Den kraftigaste magnetiska stormen som registrerats uppskattasY. jag. Yermolaev, I. G. Lodkina, N. S. Nikolaeva et al. Förekomstfrekvens av extrema magnetiska stormar / Journal of Geophysical Research: Space Physics vid −1 760 nT enligt Dst. Detta är relativt litet. Till exempel att tvinga groda att levitera, behöverM. V. Berry, A. K. Geim. Av flygande grodor och levitroner / European Journal of Physics cirka 16 Tesla, det vill säga 16 * 10⁹, eller 16 000 000 000 nanotesla.
För vanliga människor är G-indexet mer förståeligt, vilket utvärderarNOAA Space Weather Scales / NOAA Space Weather Prediction Center magnetiska stormar när det gäller deras fara. Fem nivåer sticker ut.
- G1 - mindre magnetiska stormar. Förekommer cirka 1 700 gånger per solcykel. De kan provocera fram svaga fluktuationer i elnätet, påverka funktionen hos satelliter något och orsaka norrsken.
- G2 - måttlig. Cirka 660 gånger per cykel. Ibland leder de till spänningsöverspänningar och skador på transformatorer på nordliga breddgrader, gör justeringar av rymdfarkosternas rörelse. Sådana stormar gör att norrsken dyker upp längre från polerna.
- G3 - stark. Cirka 200 per cykel. Sådana störningar kan kräva justeringar av elsystemets spänning. Ibland inträffar falskt utlösning av säkringar, det finns avbrott i satellitnavigering och radiokommunikation. Norrsken syns ännu närmare ekvatorn.
- G4 - tung. Cirka 100 per cykel. Spänningsövervakningsproblem och felaktig utlösning av skyddsanordningar är vanliga. Sådana stormar kan skapa elektriska strömmar i rörledningar och försämra radiokommunikation och satellitnavigering. Ibland observeras norrsken på nivån av Krasnodar-territoriet.
- G5 - extremt stark. Cirka 4 per cykel. De kan leda till storskaliga problem med elnätet (vissa system misslyckas helt eller stängs av), allvarliga fel i driften av satelliter. De kan bilda starka strömmar i rörledningar, beröva radiokommunikation i flera dagar. Norrsken är möjliga i subtropiska områden som Kairo.
Hur magnetiska stormar påverkar tekniken
Kraftfulla magnetiska stormar hindrarGeomagnetiska stormar / NOAA Space Weather Prediction Center utbredning av signaler i jonosfären. Det är därför som ovanstående fel och stopp uppstår i driften av GPS, högfrekvent radiokommunikation och vissa militära system. tidig upptäckt.
Dessutom verkar magnetiska stormar under en kort tid expanderaGeomagnetiska stormar / NOAA Space Weather Prediction Center atmosfär. Detta saktar ner satelliterna nära jorden och de kan börja tappa höjd. Av denna anledning till exempel Sovjet rymdstation Salyut-7.
Men de mest påtagliga problemen orsakas av förmåganGeomagnetiska stormar / NOAA Space Weather Prediction Center magnetiska stormar genererar elektriska strömmar i alla metallföremål. Och ju större den senare, till exempel en kraftledning eller en rörledning, desto mer betydande är strömmarna. När de passerar genom enheter kan de förstöra dem: utrustning brinner ut av överdriven stress. Transformatorer lider mest av detta.
Vad har starka stormar redan lett till
Den största stormen i vår tid när det gäller dess konsekvenser (−589 nanotesla) inträffade den 13 mars 1989. Sedan återstod hela den kanadensiska provinsen QuebecDagen då solen förde mörker / NASA utan el i 12 timmar. Samtidigt var infrastrukturen ur funktion på mindre än 2 minuter.
Den magnetiska störningen var så stark att norrskenet kunde ses även på Kuba och Florida. Nätstörningar och förluster observerades i hela USA och Kanada, även om ingen skadades förutom Quebec.
Några av satelliterna tappade kontakten med jorden i flera timmar. Utrustningsproblem uppstod även på den amerikanska rymdfarkosten Discovery. Dessutom avbröts den underjordiska sändningen av Radio Free Europe under en tid på territoriet för Sovjetunionen.
Och 1972 provocerade en kraftig magnetisk storm framD. J. Knipp, B. J. Fraser, M. A. Shea et al. Om de föga kända konsekvenserna av den ultrasnabba koronala massutkastningen den 4 augusti 1972: fakta, kommentarer och uppmaning till handling/rymdväder massiva strömavbrott och kommunikationer i USA. I Vietnam, på grund av det, gick flera dussin sjöminor med magnetsäkringar, placerade av den amerikanska militären, av.
En annan våldsam storm inträffade i november 2003. Sedan stängdes det amerikanska GPS Data Correction System (WAAS) avSvåra rymdväderhändelser. Understanding Societal and Economic Impacts: A Workshop Report / National Academies of Sciences, Engineering, Medicine i 30 timmar avbröts arbetet med många satelliter, och den japanska ADEOS-2 fick allvarliga skador totalt.
Den redan nämnda kraftigaste stormen i hela observationshistorien (-1 760 nanotesla) inträffadeEn Super Solar Flare / NASA Science samma sak 1859. Hon brände flera telegraflinjer i USA, norrsken observerades på tropiska breddgrader, och på grund av den ljusa himlen var det lika ljust som dagen på natten. Denna händelse fick namnet Carrington för att hedra astronomen Richard-Christopher Carrington, som spelade in allt.
Vad en kraftig magnetisk storm kan leda till idag
Sannolikheten att vi kommer att drabbas av en kraftökning som liknar Carrington-evenemanget är ganska låg inom kort.P. Riley. Om sannolikheten för att extrema rymdväderhändelser inträffar / Rymdväder. Men forskare utesluter inte denna möjlighet. Och de har ingen konsensus om hur allvarliga konsekvenserna kommer att bli.
Det finns till exempel beräkningar enligt vilka, bara i USA, en storm som den Carrington är kapabel attSvåra rymdväderhändelser. Understanding Societal and Economic Impacts: A Workshop Report / National Academies of Sciences, Engineering, Medicine resultera i skada på en till två biljoner dollar. Och detta är bara det första året. Att reparera skadade system kan ta flera år. Bristen på el kommer att försörjaB. Lassen. Är boskapsproduktionen förberedd för en elektriskt paralyserad värld? / Journal of the Science of Food and Agriculture äventyra livsmedelssystemet.
Det enda betryggande är att sådana händelser, enligt RAS-fysikers uppfattning, inträffarY. jag. Yermolaev, I. G. Lodkina, N. S. Nikolaeva et al. Förekomstfrekvens av extrema magnetiska stormar / Journal of Geophysical Research: Space Physics inte mer än ungefär en gång vart 500:e år. När allt kommer omkring skjuter solen inte alltid plasmaströmmar i riktning mot jorden. Alltså, ett kraftigt slagNear Miss: The Solar Superstorm of July 2012 / NASA Science i juli 2012 skickade just partiklar ut i rymden och orsakade inga betydande magnetiska stormar på jorden.
Dessutom leder inte alla starka övergrepp till katastrofala konsekvenser. Till exempel i juli 2000 fanns detExtrema händelser och naturrisker: komplexitetsperspektivet en storm med en kapacitet på -300 nanotesla, men den påverkade inte elsystemet på något sätt.
Det är sant att den nya stormen till och med kan vara starkare än Carringtons. Så, data från radiokolanalys av forntida japanska cedrar visade att 774 var störningen av magnetfältetYU. N. Efremov. Hot från rymden / In Defense of Science nr 12 20 gånger kraftfullare än 1859.
Hur magnetiska stormar påverkar människor
Magnetiska stormar tros vara skyldiga till humörsvängningar, aggressivitet, depression och hälsoproblem. De tillskrivs den höga risken för katastrofer och till och med vissa historiska händelser.
Och stormar påverkar vissa människor. Även om det inte är lätt att upptäckaV. N. Obridko. Om de så kallade "geomagnetiska prognoserna för ogynnsamma dagar" / In Defense of Science nr 2. Detta kräver ett stort antal statistiska data, och resultaten kan förvrängas av ett stort antal faktorer.
För tillfället finns det flera studier som har bekräftat effekten av magnetiska störningar på det kardiovaskulära systemet. Till exempel, under en storm, kan människor ha högt blodtryck.S. Ghione, L. Mezzasalma, C. Del Seppia et al. Påverkar geomagnetiska störningar av solursprung det arteriella blodtrycket? / Journal of Human Hypertension och frekvensA. Alabdulgader, R. McCraty, M. Atkinson et al. Långtidsstudie av hjärtfrekvensvariabilitetsresponser på förändringar i den sol- och geomagnetiska miljön / Vetenskapliga rapporter hjärtfrekvens. En analys av sjukhusrapporter från Nya Zeeland, Australien, Storbritannien, Frankrike och Sverige under 23 år visade ocksåV. L. Feigin, P. G. Parmar, S. Barker-Collo et al. Geomagnetiska stormar kan utlösa stroke/strokeatt koronala utstötningar ökar risken för stroke med 19 %. Och författarna till studien, utförd i 263 amerikanska städer, trorC. L. Zilli Vieira, D. Alvares, A. Blomberg et al. Geomagnetiska störningar som drivs av solaktivitet ökar risken för total och kardiovaskulär dödlighet i 263 U.S.A. städer / Miljöhälsaatt ökad geomagnetisk aktivitet ökar dödligheten i hjärt- och kärlsjukdomar och hjärtinfarkter.
Därför bör personer med hjärt-kärlsjukdomar under geomagnetiska stormarYU. N. Efremov. Hot från rymden / In Defense of Science nr 12 var beredd: fyll på mediciner som din läkare har ordinerat, ha din telefon med dig eller varna dina nära och kära.
Men sambandet av magnetiska stormar med andra hälsoproblem, såsom depressionR. W. Kay. Geomagnetiska stormar: samband med förekomst av depression mätt vid sjukhusvistelse / British Journal of Psychiatry, kunde forskarna inte hitta.
Detsamma gäller geomagnetisk aktivitets inverkan på mänskligt beteende. Allt detta är bara fiktion. Till exempel hävdar vissa anhängare av denna uppfattning att jorden och solen som levande varelser deltog i händelserna i augusti 1991, när den statliga nödkommittén misslyckades med att stoppa Sovjetunionens kollaps. Enligt uppgift var det då en kraftig ökning av solaktiviteten. Han blev verkligen observeradV. N. Obridko. Om de så kallade "geomagnetiska prognoserna för ogynnsamma dagar" / In Defense of Science nr 2. Men inte bara i augusti, utan under fyra hela månader: från juni till oktober. Och det geomagnetiska fältet under denna period var helt lugnt.
Hur du skyddar dig från magnetiska stormar
NASA, tillsammans med National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), US Federal Emergency Management Agency och andra, utveckladeNationell rymdväderstrategi och handlingsplan släppt / US Space Weather Prediction Center strategi och handlingsplan vid försämring av rymdvädret. Det var tänkt att stärka skyddet av befolkningen och energianläggningar från elektromagnetiska impulser.
Till exempel, i händelse av ett fel på nätverkskomponenter,Recovery Transformer (RecX) / US Department of Homeland Security standby mobila transformatorer används. Tack vare dem kommer det att vara möjligt att snabbt återställa driften av elnätet under reparationen av den förstörda stationära enheten.
Kritiska föremål kan skyddas från brott med hjälp av speciella anordningar. Till exempel kondensatorbanker som lagrar överskottsenergi, eller Faraday-celler som skingrar den.
Men ett strömavbrott och varning i tid kommer att hjälpa det bästa. meteorologiska människor. Och för detta måste du kunna förutsäga solaktivitet.
Är det möjligt att förutsäga magnetiska stormar
Jo det kan du. Till exempel i USA görs detta avSolcykel 25 är här. NASA, NOAA Forskare förklarar vad det betyder / NASA Space Weather Prediction Center (SWPC). Det är en del av NOAA. SWPC- och NOAA-anställda använder data från jordens satelliter och observationer av rymdkroppar för prognoser. Forskare skapar och förbättrar prediktiva modeller för att hjälpa dem att förutsäga väder i rymden, precis som meteorologer gör.
Du måste dock förstå att inga vecko- eller månatliga geomagnetiska prognoser är möjliga.V. N. Obridko. Om de så kallade "geomagnetiska prognoserna för ogynnsamma dagar" / In Defense of Science nr 2, eftersom situationen på vår stjärna kan förändras på några minuter. Och även om forskare vet att ett massutkastning har inträffat kan de inte med hög noggrannhet ange om det kommer in i jorden eller inte.
Den längsta prognosen - 27 dagar - är baserad på perioden för solens rotation runt sin axel. Han indikerar inteV. N. Obridko. Om de så kallade "geomagnetiska prognoserna för ogynnsamma dagar" / In Defense of Science nr 2 datum och tid för stormen, men informerar bara om sannolikheten för att potentiellt farliga zoner kan riktas mot vår planet.
De mest exakta geomagnetiska prognoserna görsV. N. Obridko. Om de så kallade "geomagnetiska prognoserna för ogynnsamma dagar" / In Defense of Science nr 2 ett dygn eller några timmar innan stormen träffar jorden. De är baserade på data från astronomiska satelliter som registrerar solvindstörningar. Aktuell information kan ses på sajterna NOAA och FIAN - Fysiska institutet vid Ryska vetenskapsakademin.
Läs också☀️✨🌍
- 14 bästa apparna för astronomiälskare
- 6 häpnadsväckande fakta om planeten jorden som är svåra att tro
- Hur mycket vatten krävs för att släcka solen
- 9 möjliga katastrofer som kan förstöra mänskligheten för alltid
- 10 missuppfattningar om rymden du skäms över att tro