Od opisanego zdarzenia minęło 30 lat, ale nikt nie może wykluczyć, że podobne nie powtórzy się i to w większej skali, wywołując znacznie bardziej dramatyczne skutki.

Zatem do rzeczy.

W dniu 14 marca 1989 r. o godzinie 02:44 z sekundami na podstacji Chibougamau uległ awarii stały kondensator korygujący. Stacja ta została wybudowana w północnej części kanadyjskiej prowincji Quebec i stanowiła część energetycznej sieci przesyłowej systemu La Grande (obecnie to najważniejsza część największego kompleksu energetycznego na świecie, znanego jako James Bay Project).
https://en.wikipedia.org/wiki/James_Bay_Project
I obecnie:
http://www.hydroquebec.com/generation/centrale-hydroelectrique.html

[Chibougamau, płn. Quebec, Kanada (74 st. dł. geogr. zachodniej i 50 st. szer. geogr. północnej).
James Bay - Zatoka James jest wysuniętą najdalej na południe częścią Zatoki Hudsona. Konsorcjum Hydro-Québec (państwowe przedsiębiorstwo użyteczności publicznej) wybudowało sieć elektrowni wodnych (system kaskadowy) na rzece Grande wpadającej do zatoki James. Kolejne etapy rozbudowy systemu energetycznego na labradorskiej zlewni zatoki Hudsona obejmują także obiekty powstałe na kilku innych rzekach (Rupert, Eastmain, Baleine i in.)]

Awaria systemu stacji w Chibougamau, regulującego przepływ napięcia prądu spowodowała gwałtowne wahania mocy w sieci przesyłowej La Grande (ponad 700 kV, tj. 700 tysięcy wolt), które ledwie po upływie dwóch sekund spaliły drugi kondensator tej stacji, wskutek czego przestała ona funkcjonować, a przeciążenie powstałe w sieci spaliło kondensatory w dwóch kolejnych stacjach systemu odległych od Chibougamau o 120 km (Albanel) i o 240 km (Nemiscau). Nieregulowana moc energii dotarła do kompleksu energetycznego w La Vérendrye, 200 km na płn. od Ottawy i wyłączyła go. W przeciągu minuty połowa mocy systemu energetycznego prowincji Quebec przestała zasilać sieci energetyczne. Automatyczne systemy redukcji napięcia prądu nie zdołały przywrócić stanu równowagi i w krótkim czasie cała prowincja pogrążyła się w ciemnościach. Przez dziewięć godzin ludzie nie mieli światła i zasilania do domowych urządzeń, nie działało metro i sygnalizacja uliczna. Dorval - główny port lotniczy Montrealu zamknął obsługę lotów (obecnie port ten nosi imię Pierre’a Elliott’a Trudeau).

Gdy sieć Hydro-Quebec przestała przesyłać energię do zakładów zaopatrujących Nowy Jork oraz Nową Anglię, sytuacja znalazła się na krawędzi załamania systemu energetycznego w całym północno-wschodnim rejonie USA. Szczęśliwym trafem, w pensylwańskim kompleksie energetycznym Allegheny wysiadło tylko 10 z 24 działających tam kondensatorów i to wystarczyło na zapobieżenie katastrofie o bardziej dalekosiężnych rozmiarach, jak również pozwoliło przerzucić rezerwy mocy do Quebecu, umożliwiając przywracanie tam funkcjonowania „padniętego” systemu. Straty z powodu wyłączenia systemu zasilania w prowincji Quebec oszacowane zostały w przedziale 9-10 miliardów dolarów.
https://en.wikipedia.org/wiki/Allegheny_Energy

***

Kilka dni wcześniej astronomowie dyżurujący w obserwatorium Kitt Peak koło miasta Tucson w Arizonie (National Solar Observatory) dojrzeli rozbudowujący się na tarczy słonecznej silny rozbłysk. W zewnętrzne warstwy atmosfery ziemskiej uderzyły fale promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego. Niecałą dobę później zaobserwowali kolejny, zdecydowanie silniejszy od poprzedniego, wyrzut materii słonecznej. Obie erupcje były skierowane w taki rejon ziemskiej orbity wokółsłonecznej, iż zdołały trafić w naszą planetę. Ten drugi rozbłysk spowodował wyrzucenie w stronę Ziemi chmury gazów i plazmy o rozmiarze ok. 40-krotnie większym od naszej planety i poruszającej się z szybkością prawie 2 milionów km na godzinę. Późnym wieczorem 13 marca 1989 r. chmura ta dotarła do Ziemi. Gdy wdarła się w ziemskie pole magnetyczne, wyindukowała na wysokości ok. 100 km gigantyczny prąd elektryczny, który przepływał, skręcał i wirował nad znaczną częścią Ameryki Północnej. Siły elektromagnetyczne toczyły walkę na jaśniejącym od zórz niebie oraz wewnątrz skorupy planetarnej. Prąd elektryczny o monstrualnej mocy przepływał pod terytoriami Stanów Zjednoczonych, Kanady, Wielkiej Brytanii i krajów skandynawskich. Oczywiście to przypadek, że tym razem akurat tam. Dodatkowym ważnym aspektem stała się okoliczność, iż prowincja Quebec leży na geologicznej tarczy labradorskiej, olbrzymim, prekambryjskim masywnym wylewie skał bazaltowych. Ta skalna pokrywa nie pozwala podziemnym prądom elektrycznym na łatwe wydostanie się na powierzchnię i rozładowanie swojej mocy. W tej konfiguracji ładunki elektryczne, szukając wyjścia, znajdują go w infrastrukturze przesyłowych sieci energetycznych (poprzez przewody zerowania stacji transformatorowych). Przesyłowe sieci energetyczne w prowincji Quebec mają bardzo długie przewody elektryczne, co powoduje, że zaindukowane w niej prądy jeszcze dodatkowo (z tego powodu) zwiększają natężenie ponad parametry krytyczne sieci.

Te cząstki wyrzucone ze Słońca, którym udało się sforsować ziemską magnetosferę (taka jakby  magnetyczna linia Maginota naszej planety), wytwarzają w stratosferze ziemskiej silne prądy elektryczne spływające ku planecie w formie niewidocznego wodospadu, którego kaskady miewają nawet kilkanaśćie tysięcy km szerokości. Gdy docierają do tzw. owalu zorzowego otaczającego bieguny Ziemi, wówczas rykoszetując po nim odbijają w górę na powrót w kierunku magnetosfery. Właśnie w owalu zorzowym występuje interakcja protonów i elektronów (cząstek które przybyły ze Słońca) z atomami pierwiastków tworzących ziemską atmosferę. Zderzenia te wywołują efekty świetlne, które możemy zaobserwować na niebie. Barwy zielone i niebieskie to efekt zderzeń z atomami atmosferycznego tlenu, zaś barwy czerwone odpowiednio z atomami azotu.

We wspomnianych wodospadach elektryczności natężenie sięga milionów amperów i jest ono w mocy zmieniać parametry ziemskiego pola magnetycznego, które to zmiany kwalifikujemy jako "burze magnetyczne". W ich trakcie uwalniane są moce rzędu milionów megawatów. I właśnie takie burze (zmiany pola magnetycznego) wywołują w procesie indukcji powstawanie prądów elektrycznych w skorupie ziemskiej. A tam znajduje się mnóstwo i coraz to więcej dobrych przewodników elektryczności w rodzaju rurociągów, okablowania, infrastruktury trakcji elektrycznej etc., etc.

***

Problemy pojawiły się nie tylko na powierzchni Ziemi i w jej atmosferze (zorze polarne były widoczne wówczas z Florydy, Kuby czy Meksyku), ale także ponad nią. Otóż dodatkowe porcje energii podgrzewają atmosferę, która rozdyma się niczym balon, zwiększając swoją wysokość. To z kolei powoduje, że satelity krążące wokół planety są zmuszone pokonywać zwiększone tarcie atmosferyczne i zmieniają poprzednią trajektorię (obniżając stopniowo wysokość swojej orbity okołoziemskiej). Z tego powodu trajektorie te wymagały pilnych korekt w drodze ingerencji przez centrum dowodzenia. Jeśli nie dokonano by korekty tych orbit, satelity traciłyby wysokość, w koncu weszłyby w gęstsze warstwy atmosfery i w nich spłonęły. Problem ten w marcu 1989 r. dotyczył ok.1300 takich obiektów, które podlegały Amerykańskiemu Dowództwu Wojsk Kosmicznych.

Skalę problemu obrazuje  takie porównanie:  
- w 1989 r. na orbicie okołoziemskiej umieszczonych było ok.100 satelitów telekomunikacyjnych; w USA było około 3 mln użytkowników telefonów komórkowych oraz jakieś 300 tysięcy serwerów internetowych.
Natomiast  wg danych za 2019 r., satelitów telekomunikacyjnych było ok. 1000, ilość telefonów komórkowych liczono w miliardach sztuk, zaś liczba hostów internetowych byłaby zapewne liczona w dziesiątkach milionów.

Dla ilustracji zagadnienia weźmy pod uwagę dane dotyczące samych tylko USA.
Na system energetyczny tego mocarstwa składa się ponad 6000 obiektów wytwarzających energię elektryczną, która jest rozsyłana sieciami wysokiego napięcia o łącznej długości prawie miliona km. Całość przesyłu energii jest organizowana „logistycznie” przez kilkanaście tysięcy dużych podstacji, które są z kolei nadzorowane przez ok. 100 ośrodków kontrolnych. W innych krajach rozwiniętych systemy energetyczne działają na podobnej zasadzie i również stanowią o krwiobiegu gospodarczym. Różnica jest tylko w wielkości poszczególnych systemów. Ale i te największe i te najmniejsze narażone są na skutki aktywności słonecznej. To, że w marcu 1989 r. udało się nie doprowadzić do totalnej zapaści sporej części północnoamerykańskiego systemu energetycznego wcale nie oznacza, że zawsze zdołamy się obronić przed ich skutkami .

***

Rzecz jasna, tego rodzaju wyrzuty materii słonecznej zdarzają się cyklicznie, choć nie wszystkie są jednakowo silne i nie wszystkie są skierowane w taką stronę, że obejmują w zasięgu swego rażenia Ziemię. Ale nie należy mieć złudzeń, że sytuacja się nie powtórzy, jakkolwiek nie wiemy kiedy.

Dawniej również zdarzały się podobne przypadki wyrzutów materii słonecznej trafiających w Ziemię, ale w czasach, gdy cywilizacja funkcjonowała w oparciu o mechanikę, nie stanowiły one zasadniczego zagrożenia dla jej funkcjonowania. Współczesna  forma cywilizacji technicznej bazuje w coraz wyższym stopniu na elektronice i zasilaniu energetycznym i jest zdecydowanie bardziej wrażliwa na tego rodzaju zagrożenie.

Wybuchy na Słońcu o sile istotnie większej, niż w opisanym przypadku, zdarzają się co kilkadziesiąt lat, a wybuchy bardzo wielkie, możliwe że co lat kilkaset. Nie każdy z nich skierowany jest w stronę planety Ziemia, ale jakaś  część z nich może doprowadzić do „wyłączenia” naszej, opartej na zasileniu energią, cywilizacji, która stała się bezalternatywnie uzależniona od systemów elektroniki, które z kolei stają się  pierwszymi ofiarami zakłóceń wywołanych burzami magnetycznymi i związanymi z tym efektami zderzeń materii słonecznej z magnetosferą ziemską.

Reasumując, jak w tytule.

******

Wykaz moich notek na portalu "Szkoła Nawigatorów" pod linkiem:

http://stanislaw-orda.szkolanawigatorow.pl/troche-prywaty      

                                                                                                                

 

 

---

tagi: burze magnetyczne 

	stanislaw-orda
	27 marca 2020 23:24

46     2451    16 zaloguj sie by polubić