Солнечные бури сами по себе не опасны для человека. Главный риск заключается не в воздействии на организм, а в сбоях инфраструктуры, от которой зависит современная жизнь: электросетей, трубопроводов, железнодорожных систем, спутников и подводных кабелей связи. Об этом рассказало научно-популярное издание Space Daily.
Как солнечная буря оставила без света миллионы людей
Один из самых известных примеров – геомагнитная буря в Канаде в марте 1989 года. Тогда выброс корональной массы, покинувший Солнце за два дня до этого, достиг магнитного поля Земли и вызвал масштабный сбой в энергосистеме провинции Квебек.
Тогда без электричества остались около 6 миллионов человек, а отключение длилось девять часов. При этом сама буря людям не навредила – проблемы возникли из-за ее воздействия на электросеть.
Похожий по природе исторический эпизод связан с астрономом Ричардом Каррингтоном. После мощной солнечной вспышки по всему миру наблюдали необычно яркие полярные сияния, а телеграфные сети работали с перебоями.
Операторы сообщали об искрах в оборудовании, а в некоторых случаях сообщения проходили даже после отключения питания – токи возникали прямо в проводах под действием бури.
Почему страдают электросети?
Солнце постоянно выбрасывает в космос потоки заряженных частиц. Во время выброса корональной массы в межпланетное пространство уходят огромные объёмы плазмы вместе с магнитным полем. Когда такое облако достигает Земли, оно взаимодействует с магнитосферой планеты.
В этот момент переменное магнитное поле создаёт электрические поля в проводниках. Поэтому особенно уязвимы длинные металлические конструкции. В них появляются геомагнитно-индуцированные токи, которые могут попадать в энергосистемы, в том числе через заземление подстанций.
Для силовых трансформаторов это серьёзная нагрузка. Такое оборудование рассчитано на работу с переменным током, а геомагнитно-индуцированные токи имеют другие характеристики. Из-за этого трансформаторы перегреваются, работают нестабильно и усиливают нагрузку на сеть. Именно этот механизм стал одной из причин аварии в Квебеке.
Под ударом – кабели, железные дороги и трубопроводы
Похожее воздействие возможно и на другие протяжённые металлические системы: трубопроводы, железнодорожные сигнальные сети и подводные кабели связи.
Оптоволокно само по себе сделано из стекла и не реагирует на магнитные возмущения. Но межконтинентальные кабели содержат металлические проводники – они нужны для питания усилителей сигнала на больших расстояниях.
Поэтому учёные не исключают, что особенно мощная солнечная буря может ударить по глобальным коммуникациям. Более уязвимыми считаются межконтинентальные соединения. Локальные городские сети имеют больше шансов продолжить работу.
Для трубопроводов проблема другая. Многие из них используют системы катодной защиты, которые замедляют коррозию металла. Геомагнитно-индуцированные токи могут временно нарушать работу таких систем. Это не приводит к мгновенным авариям, но постепенно ускоряет износ труб.
Почему последствия зависят от географии?
Сила воздействия солнечной бури зависит не только от её мощности, но и от местности. Самые сильные индуцированные токи возникают там, где магнитные возмущения особенно интенсивны, а породы плохо проводят электричество. Этим объясняют масштабный сбой в Квебеке в 1989 году. При этом Нью-Йорк в основном избежал серьёзных последствий.
Некоторые страны уже готовятся к таким сценариям. В Новой Зеландии оператор энергосистемы Transpower использует магнитометры и проводит учения на случай геомагнитных бурь. В Южной Африке после солнечных бурь в октябре 2003 года компания Eskom столкнулась с повреждением крупных трансформаторов: оборудование перегревалось изнутри несколько месяцев, после чего его пришлось вывести из эксплуатации досрочно.
Спутники тоже уязвимы
Отдельная зона риска – спутники. На орбите они напрямую сталкиваются с заряженными частицами, поверхностным заряжением и ростом атмосферного сопротивления.
В феврале 2022 года SpaceX потеряла 38 спутников Starlink после того, как солнечная буря изменила условия их выхода на рабочие орбиты.
Предупредить можно, но времени мало
Для прогноза космической погоды используют специальные аппараты в точке Лагранжа L1 – примерно в 1,5 миллионах километров от Земли. Они могут предупредить о приближении плазменного облака за 15-60 минут до его прихода.
Этого времени достаточно, чтобы операторы электросетей снизили нагрузку на трансформаторы, а авиакомпании скорректировали маршруты полярных рейсов.
По оценкам исследователей, вероятность солнечной бури масштаба события Каррингтона составляет около 10% в течение любого десятилетия. Но для людей главная угроза не сама буря, а её последствия для инфраструктуры – электричества, связи, транспорта и спутниковых систем.
