https://spaceweather.com/
КАМНИ И ПОЧВА , НАЭЛЕКТРИЗОВАННЫЕ СВЕРХШТОРМОМ: 10 и 11 мая по всей территории США наблюдатели за небом восхищались яркими проявлениями северного сияния во время крупнейшей за последние десятилетия геомагнитной бури. Они и не подозревали, что под ногами тоже что-то происходило.
Сильные электрические токи проходили через камни и почву. Наибольшее напряжение на восточном побережье США и Среднем Западе было в 10 000 раз выше нормы. Карта NOAA и Геологической службы США показывает некоторые "горячие точки" рано утром 11 мая:
В марте 1989 года напряжение, лишь немного превышающее указанное выше, вывело из строя всю энергетическую систему Hydro-Québec.
В результате Великого отключения электроэнергии в Квебеке миллионы канадцев погрузились во тьму.
https://spaceweatherarchive.com/2021/03/12/the-great-quebec-blackout/
Однако на этот раз электросети не работали. "Пока мы не слышали ни о каких серьезных проблемах", - сообщает Кристофер Бэлч из Центра прогнозирования космической погоды NOAA.
Бэлч возглавляет усилия NOAA по моделированию геоэлектрических полей во время солнечных бурь. Карта выше представляет собой снимок с дисплея в реальном времени, который учитывает трехмерную электропроводность Земли и продолжающуюся геомагнитную активность. Компьютер в Центре прогнозирования космической погоды обрабатывает данные для получения поминутных оценок электричества в земле.
"Я начал работать над этим в 2011 году после семинара NOAA по космической погоде, на котором представители энергетической отрасли попросили модель геоэлектрического поля", - вспоминает Бэлч. "Это совместная работа NOAA, Геологической службы США и других; теперь у нас есть версия, которая охватывает большую часть Канады и Соединенных Штатов"
Отключение электроэнергии (слева) и повреждение трансформатора (справа) во время шторма в марте 1989 года.
Когда исследователи говорят о геоэлектрических полях, они используют единицы измерения вольт на километр (В / км). Земная кора естественным образом содержит поля в спокойное время, величина которых составляет всего 0,01 В / км. Во время геомагнитных бурь эти значения стремительно возрастают.
"10-11 мая амплитуда геоэлектрических колебаний превысила 10 В / км в Вирджинии и 9 В / км на верхнем Среднем Западе", - говорит Джеффри Лав, ключевой участник сотрудничества в Геологической службе США. "Это очень высокие значения. Для сравнения, по нашим оценкам, амплитуда геоэлектрических колебаний достигла почти 22 В / км в Вирджинии во время шторма в марте 1989 года".
Это означает, что шторм в мае 2024 года был, с точки зрения электричества, примерно вдвое менее интенсивным, чем шторм, который затемнил Квебек 35 лет назад. Это слишком близко для комфорта. "Хотя энергетические компании приняли меры по повышению устойчивости своих систем, никто не приветствовал бы еще один шторм такой силы, как в марте 1989 года", - говорит Лав.
Карты электрического поля в реальном времени публикуются 24/7 на веб-сайте NOAA. Во время следующей геомагнитной бури нажмите здесь, чтобы увидеть, что происходит под ногами!
МОДЕЛИ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (US CANADA 1D & 3D EMTF CONUS)
Геоэлектрическое поле является мерой индукционной опасности для искусственных проводников, таких как линии электропередачи, которая возникает в результате геомагнитной активности, и может использоваться для оценки величины тока, индуцируемого путем интегрирования вдоль проводящего пути. В модели геоэлектрического поля США-Канада-1D используются одномерные модели электропроводности над нижними 48 штатами США и над Канадой до 60 градусов широты с выходным пространственным разрешением 1/2 градуса по широте и долготе. Эмпирическая модель EMTF - 3D использует передаточные функции, полученные в результате съемок MT, для определения вклада проводимости Земли с повышенной точностью (где это возможно).
-----------------------------------------------------------
https://spaceweatherarchive.com/2021/03/12/the-great-quebec-blackout/
SPACEWEATHER.COM
Великое затмение в Квебеке
12 МАРТА 2021 Г. / ДОКТОР ТОНИ ФИЛЛИПС
13 марта 2021 года: Они называют это “днем, когда Солнце принесло тьму”. 13 марта 1989 года мощный выброс корональной массы (CME) ударил по магнитному полю Земли. Девяносто секунд спустя вышла из строя электросеть Гидро-Квебека. Во время последовавшего за этим 9-часового отключения миллионы квебекцев оказались без света и тепла, задаваясь вопросом, что происходит?
“Это была крупнейшая геомагнитная буря космической эры”, - говорит доктор Дэвид Ботелер, глава Группы по космической погоде в Natural Resources Canada. “Март 1989 года стал типичным событием для понимания того, как солнечная активность может вызывать отключения электроэнергии”.
Вверху: Солнечное пятно 5395, источник солнечной бури в марте 1989 года. Из книги Д. Ботелера “Взгляд 21 века на магнитную бурю в марте 1989 года”.
Сейчас в это трудно поверить, но в 1989 году мало кто осознавал, что солнечные бури могут вывести из строя электросети. Однако тревожные звоночки звучали более века. В сентябре 1859 года аналогичное CME ударило по магнитному полю Земли – печально известное “Событие Кэррингтона“ – вызвав шторм, вдвое более сильный, чем в марте 1989 года. Электрические токи проходили по телеграфным проводам викторианской эпохи, в некоторых случаях вызывая искры и поджигая телеграфные конторы. Это были те же самые токи, которые обрушили гидро-Квебек.
“Отключение электроэнергии в марте 1989 года стало тревожным звонком для нашей отрасли”, - говорит доктор Эмануэль Бернабеу из PJM, региональной коммунальной компании, координирующей подачу электроэнергии в 13 штатах США. “Теперь мы очень серьезно относимся к геомагнитно-индуцированным токам (GIC)”.
Что такое GIC? Физика для первокурсников 101: Когда магнитное поле колеблется взад и вперед, электричество течет по проводникам в этой области. Это называется “магнитная индукция”. Геомагнитные бури делают это с самой Землей. Камни и почва нашей планеты могут проводить электричество. Поэтому, когда CME сотрясает магнитное поле Земли, токи проходят через почву у нас под ногами.
Вверху: Серыми областями обозначены районы магматических пород, где электросети наиболее уязвимы к геомагнитным бурям.
Квебек особенно уязвим. Провинция расположена на территории докембрийских магматических пород, которые плохо проводят электричество. Когда наступил CME 13 марта, штормовые течения нашли более привлекательный путь в высоковольтных линиях электропередачи Hydro-Québec. По линиям начали поступать необычные частоты (гармоники), трансформаторы перегрелись, а автоматические выключатели сработали.
После того, как темнота поглотила Квебек, яркие полярные сияния распространились на юг до Флориды, Техаса и Кубы. По сообщениям, некоторым зрителям показалось, что они стали свидетелями обмена ядерными ударами. Другие думали, что это как-то связано с космическим шаттлом (STS-29), который, что примечательно, стартовал в тот же день. С астронавтами все было в порядке, хотя у шаттла действительно возникла загадочная проблема с датчиком топливных элементов, которая угрожала сократить миссию. НАСА никогда официально не связывало аномалию датчика с солнечной бурей.
Многое до сих пор неизвестно о событии в марте 1989 года. Это произошло задолго до того, как современные спутники вели круглосуточное наблюдение за Солнцем. Чтобы собрать воедино произошедшее, Ботелер просмотрел старые записи о радиоизлучениях, магнитограммы и другие источники данных 80-х годов. Недавно он опубликовал статью в исследовательском журнале Space Weather, в которой кратко излагает свои выводы, включая сюрприз:
“Было не одно, а два CME”, - говорит он.
Солнечное пятно, которое отбросило CME в сторону Земли, регион 5395, было одной из самых активных групп солнечных пятен, когда-либо наблюдавшихся. За дни, предшествовавшие отключению электроэнергии в Квебеке, произошло более дюжины вспышек на солнце M- и X-класса. Два взрыва (X4.5 10 марта и M7.3 12 марта) были нацелены на Землю с помощью CMEs.
“Первое CME расчистило путь для второго CME, позволив ему ударить с необычной силой”, - говорит Ботелер. “Свет в Квебеке погас через несколько минут после его прибытия”.
Вверху: Полярные сияния над Першором, Англия, во время геомагнитной бури 13 марта 1989 года. Автор: Джеффри Морли.
В последние годы среди исследователей космической погоды растет понимание того, что сильные геомагнитные бури, такие как событие Кэррингтона в 1859 году и Великая железнодорожная буря в мае 1921 года, связаны с двойными (или множественными) CME, одно из которых расчищает путь для другого. Детективная работа Ботелера показывает, что это относится и к марту 1989 года.
Мартовское событие 1989 года положило начало целому ряду конференций и инженерных исследований, направленных на укрепление электросетей. Работа Эмануэля Бернабеу в PJM во многом является результатом этого “прозрения Квебека”. Он работает над защитой электросетей от космической погоды — и у него есть хорошие новости.
“Мы добились большого прогресса”, - говорит он. “На самом деле, если бы шторм 1989 года повторился сегодня, я верю, что Квебек не потерял бы электричество. Современная электросеть спроектирована таким образом, чтобы выдерживать экстремальные геомагнитные явления 1 раз в 100 лет. Если посмотреть на это с точки зрения перспективы, март 1989 года был событием, случающимся лишь раз в 40 или 50 лет, что вполне укладывалось в наши проектные спецификации ”.
Некоторые улучшения произошли благодаря упрочняющему оборудованию. Например, Бернабеу говорит: “Коммунальные службы модернизировали свои устройства защиты и управления, сделав их невосприимчивыми к типам гармоник, которые привели к отключению Hydro-Québec. Некоторые коммунальные службы также установили последовательную конденсаторную компенсацию, которая блокирует поток GIC.”
Другие улучшения включают в себя оперативную осведомленность. “Мы получаем прогноз космической погоды NOAA в нашей диспетчерской, поэтому знаем, когда приближается шторм”, - говорит он. “В случае сильных штормов мы объявляем ‘консервативные операции’. В двух словах, для нас это способ настроить систему таким образом, чтобы она лучше справлялась с последствиями геомагнитной активности. Например, операторы могут ограничить передачу больших объемов электроэнергии по критически важным коридорам, отменить отключения критически важного оборудования и так далее.”
Следующий шторм на уровне Квебека - всего лишь вопрос времени. На самом деле, мы могли опоздать. Но, если Бернабеу прав, Солнце не принесет тьму, только свет.
__________________________________
Дополнительная литература:
“Взгляд 21 века на магнитную бурю в марте 1989 года” Дэвида Ботелера, главы группы по космической погоде в Natural Resources Canada.
“Геомагнитно индуцированные токи: наука, инженерия и готовность к применению” Антти Пулккинена (NASA / GSFC), Эмануэля Бернабеу (PJM) и многих других.
