Как магнитная буря выключит электричество на Земле⁠⁠

Нас предупреждают о вспышках на Солнце и говорят, что они опасны для здоровья. Но гораздо опаснее массовые аварии электростанций в случае удара очень мощной магнитной бури.

Такая буря бушевала в 1859. Английский астроном Ричард Кэррингтон заметил серию вспышек на Солнце, а через 18 часов на Земле начался "Солнечный супершторм события Кэррингтона" [1].

В ролике показана модель «События Кэррингтона». Пространство между Солнцем и Землёй постоянно заполнено солнечным ветром - плазмой, текущей от Солнца. Происходит солнечная вспышка, протуберанец - плотный быстрый поток плазмы, врезается в солнечный ветер. На магнитосферу Земли налетает ударная волна. Магнитосфера сжимается, и начинается магнитная буря. Вспыхивают полярные сияния, магнитное поле на Земле начинает быстро меняться и генерируются электрические поля [2].

В 1859 вспышка была настолько сильной, что передняя часть магнитосферы была просто снесена ударной волной, полярные сияния горели над Северной и Южной Америки, ночью было светло как днём. Телеграфные аппараты выбрасывали снопы искр и вырубались. В 1859 году человечество ещё не зависело от электричества и всё обошлось.

Чем буря сильнее, тем ближе к экватору можно наблюдать полярные сияния. Полярные сияния "События Кэррингтона" наблюдались на Кубе [2].

Чтобы оценить вероятность нового солнечного супершторма нужны данные о подобных событиях в прошлом. Учёные ищут описания полярных сияний колодца экватора в архивах.

Полярные сияния наблюдались ещё вавилонские жрецы, а Аристотель составил первую классификацию типов полярных сияний (красные и зелёные) и наблюдаемых структур.

Сенека описывал красное полярное сияние в 35 году н.э. в Риме. Римляне решили, что горит Остия, "хлебный порт" рядом с Римом и император Тиберий послал на помощь своих гвардейцев.

Недавно японские учёные опубликовали несколько работ о «солнечном супершторме» 17-19 сентября 1770 года [3]. Была сделана подборка из около 100 различных документов об этом событии. Полярные сияния этой бури наблюдались в Японии и Китае, а также в Индонезии около острова Тимор (10° ю.ш.) экипажем капитана Джеймса Кука. С учётом широты наблюдения мощность бури была на 5-10% сильнее «События Кэррингтона».

После 1859 года бурь равных по мощности "Событию Кэррингтона" пока не было, но раз в 30-50 лет происходят сильные бури. С ростом электросетей растёт и количество катастроф.

Возмущения магнитного поля вызывают наведённые токи в трансформаторах, перегревают обмотки и трансформаторы выходят из строя. Ущерб больше в высоких широтах и на побережьях из-за высокой проводимости морской воды. Северная Америка более уязвима, чем Евразия, так как магнитный полюс смещён относительно географического полюса и находится на севере Канады (около 80° с.ш.).

В 1921 году выходили из строя электростанции и телеграфный кабель в США.

После начала космических полётов появилась опасность бурь для спутников и космонавтов. Мне рассказывали коллеги учёные, что в 70х во время сильной бури, для защиты от радиации две а космонавта на «Салюте» прятались от радиации в наиболее защищённом месте станции - туалете, - там вдоль стен было больше всего аппаратуры.

13-14 марта 1989 года ударила буря «Квебекское событие», раза в три слабее, чем «Событие Кэррингтона». В Квебеке вырубилось электричество, в Салеме (США) были разрушены трансформаторы АЭС, поломки электростанций были по всей территории США (см. карту). В Южном полушарии трансформаторы перегорали в ЮАР. Петропавловск-Камчатский тоже остался без электричества, но этот инцидент не связали с магнитной бурей.

После 1989 года были сильные бури 14 июля 2000 года ("День Бастилии") и 31 октября 2003 ("Хэллоуин"), во время которых вышли из строя некоторые спутники. Во время «Хэллоуина» космонавты на МКС прятались от радиации в русском секторе МКС – наиболее защищённом.

23 июля 2012 года произошла мощная вспышка на Солнце, сопоставимая с "Событием Кэррингтона", ударная волна прошла рядом с Землёй. Пронесло.

В отчёте, подготовленном для страховой компании Ллойд в мае 2013 оценивался ущерб бури мощности «Событие Кэррингтона» для США [5]. Прогноз: из-за выхода из строя электростанций, начнутся веерные отключения электроэнергии, 10-20% населения США останется без электричества. Пострадают спутники. Ущерб для экономики США составит 0,5-2,5 триллиона $ (3-15% ВВП). Скорость ликвидации последствий будет зависеть от наличия запасных трансформаторов и может достигать пяти месяцев.

Для усиления безопасности электростанций канадское правительство вложило с 1989 года 1,2 млрд$ (по 34$ на каждого канадца). Я не нашёл данных об усилении безопасности электростанций России.

Для того, чтобы не было аварии достаточно выключить электростанции. Но есть проблема. Учёные уже давно ведут мониторинг солнечных вспышек, но оценить направление и мощность ударной волны можно только по информации со спутников минут за 15-30 до удара [5]. Не будешь же по несколько раз в год вырубать все электростанции, а "красной кнопки" для отключения всех электростанций страны у президентов нет.

После солнечного супершторма выключится электричество, связь, интернет...

Высокотехнологичная цивилизация - хрупкая штука...

ССЫЛКИ

1. Геомагнитная буря 1859 года Википедия

2.  Геомагнитная буря Википедия

3. Long-Lasting Extreme Magnetic Storm Activities in 1770 Found in Historical Documents. Astrophysical Journal Letters Hisashi Hayakawa, Kiyomi Iwahashi, etc

4. Фото полярного сияния в Норфолке 27/03/2014. The Telegraph

5. "Solar storm Risk to the north American electric grid" Trevor Maynard, Neil Smith, Sandra Gonzalez. Report A Lloyds Space Weather Study. May 2013

В ролике использованы фрагменты фильма Дискавери о магнитных бурях и анимационной модели "события Кэррингтона 1859". Музыка: И.С.Бах «Токката и фуга ре-минор».