Magnetinės audros gali išjungti elektrines

Ne tik gražūs gamtos reiškiniai: šaurės pašvaistes sukeliantys magnetiniai svyravimai gali paveikti elektros tinklus

Jungtinių Valstijų astronomai nustatė, kad saulės vėjo struktūroje esančios smūginės bangos gali susidurti su Žemės magnetosfera ir kai kuriais atvejais generuoti ne tik ryškias šiaurės pašvaistes, bet ir galingas elektros sroves Žemės paviršiuje, kurios gali sugadinti elektros tinklus. Mokslininkų stebėjimų rezultatai buvo paskelbti straipsnyje žurnale „Frontiers in Astronomy and Space Sciences“. [1]

„Paprastai tokie elektros tinklų eksploatavimo sutrikimai dažniausiai įvyksta galingiausių geomagnetinių audrų metu, kaip nutiko, pavyzdžiui, 1989 metų kovą Kanadoje. Mes įrodėme, kad silpnesnės, bet tuo pačiu dažnesnės smūginės bangos gali kelti rimtą grėsmę antžeminiams laidumo tinklams“, – sakė NASA Goddardo kosminių skrydžių centro mokslininkas Denis Oliveira (Danny Oliveira), kurio žodžius cituoja žurnalo spaudos tarnyba.

Mokslininkai padarė šią išvadą tyrinėdami, kaip įvairios kosminių orų apraiškos paveikė dujotiekio būklę pietų Suomijoje, esančioje netoli Mantäsälä savivaldybės. Didelė šio dujotiekio dalis yra zonoje, kurioje atsiranda šiaurės pašvaistės. Tai leidžia jį naudoti kaip mokslinį įrankį, sudarantį sąlygas sekti elektros sroves, susidarančias Žemės paviršiuje veikiant „kosminiam orui“.

Vadovaudamiesi panašiais svarstymais, ekspertai ištyrė, kaip pasikeitė šio dujotiekio elektrinės charakteristikos nuo 1995 iki 2023 m. Tyrėjai palygino šiuos matavimus su įvairiomis „kosminio oro“ apraiškomis, kurias užfiksavo „Wind“ ir ACE zondai netoli Žemės šiaurės ašigalio ypač ryškių šiaurės pašvaisčių blyksnių metu.

Mokslininkų teiginius patvirtina išsamus tyrimas

Iš viso mokslininkai ištyrė 300 tokių incidentų, kurių savybių analizė parodė, kad kai kuriais atvejais dujotiekyje susidarė neįprastai stiprios elektros srovės, kurias sukėlė saulės vėjo smūgio bangų susidūrimas su Žemės magnetosfera. Šios srovės stiprumą lėmė kampas, kuriuo smūgio banga susidūrė su planetos magnetiniu apvalkalu, taip pat šiaurinio magnetinio poliaus padėtis Saulės ir Mantäsälä atžvilgiu.

Kaip pažymi astronomai, esant tam tikram susidūrimo kampo ir šiaurinio magnetinio poliaus padėties deriniui, tokių sukeltų elektros srovių stiprumas gali viršyti 20 amperų, o tai gali kelti didelę grėsmę elektros tinklams ir jautriai įrangai. Į tai reikia atsižvelgti kuriant infrastruktūrą tiek Arktyje, tiek kaimyniniuose Žemės regionuose, padarė išvadą tyrėjai.

Kas tas paslaptingasis Saulės vėjas ir kokios jo savybės?

Sáulės vėjas, nuolatinė Saulės plazmos tėkmė, sklindanti visomis kryptimis iš Saulės vainiko į tarpplanetinę erdvę. Pagrindinę Saulės vėjo dalį sudaro protonai ir elektronai, t. p. helio atomų branduoliai, didelio jonizacijos laipsnio deguonies, silicio, sieros, geležies ir kitų elementų jonai. [2]

Dėl Saulės vėjo kasmet Saulė praranda apie 3·10–14 savo masės dalį (apie 1 mln. t medžiagos per sekundę). Saulės vėjo greitis ir dalelių tankis nėra pastovūs. Ties Žemės orbita Saulės vėjo greitis kinta nuo apie 300 iki apie 800 km/s, o tankis nuo 105 iki 108 protonų/m3. Kadangi plazma glaudžiai susijusi su magnetiniu lauku, Saulės vėjo dalelės, toldamos nuo Saulės, tempia Saulės vainiko magnetinį lauką į tarpplanetinę erdvę. Dėl Saulės sukimosi apie savo ašį šio lauko linijos susisuka spirale. Ties Žemės orbita tarpplanetinio magn. lauko stipris apie 4·10–3 A/m. Plėsdamasis į tarpžvaigždinę terpę aplink Saulę Saulės vėjas užpildo maždaug sferišką burbulą, vadinamą heliosfera. Didėjant Saulės vėjo užimamam tūriui, jo tankis ir slėgis mažėja. Riba, ties kuria Saulės vėjo slėgis susilygina su tarpžvaigždinių dujų slėgiu, vadinama heliopauze. Toliau už jos driekiasi Saulės vėjo nesutrikdyta tarpžvaigždinė terpė. Priartėjęs prie planetos, turinčios pakankamai stiprų magnetinį lauką (pvz., Žemę, Jupiterį, Saturną ir kitą), Saulės vėjas suspaudžia planetos magnetinį lauką iš Saulės pusės, o priešingoje nuo Saulės pusėje suformuoja ilgą magnetinę uodegą. Aplink planetą susidaro magnetosfera. Didžioji Saulės vėjo dalis nepraeina pro magnetosferą ir nepasiekia planetos paviršiaus, bet nukreipiama aplink planetą pagal jos magnetinio lauko linijas. Nedidelė Saulės vėjo dalis planetos ašigalių srityje pasiekia atmosferos viršutinį sluoksnį ir sukelia pašvaistes. Saulės vėjo struktūros, greičio arba dalelių tankio variacijos sutrikdo planetos magnetosferą. Tai gali sukelti magnetines audras planetoje arba kitaip paveikti jos atmosferos būklę. Planetą, kurios magnetinis laukas silpnas arba jo visai nėra, be kliūčių bombarduoja Saulės vėjas ir sparčiai ardo jos atmosferą (jei ją turi).