Här är hur en tillräckligt stor solstorm kunde förändra världen helt

Inte vårt faktiska avstånd till solen. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

Den 1 och 2 september 1859 misslyckades telegrafsystem runt om i världen katastrofalt. Operatörerna av telegraferna rapporterade att de fick elektriska stötar, att telegrafpapper fattade eld och att de kunde använda utrustning med batterier frånkopplade .

Under kvällarna kunde norrskenet, mer känd som norrsken, ses så långt söderut som Colombia. Vanligtvis är dessa ljus bara synliga på högre breddgrader, i norra Kanada, Skandinavien och Sibirien.

Vad världen upplevde den dagen, nu känd som Carrington Event , var en massiv geomagnetisk storm . Dessa stormar uppstår när en stor bubbla av överhettad gas som kallas plasma stöts ut från solens yta och träffar jorden. Denna bubbla är känd som en koronal massutstötning.

Plasma från en koronal massutstötning består av ett moln av protoner och elektroner, som är elektriskt laddade partiklar. När dessa partiklar når jorden interagerar de med magnetfältet som omger planeten.

Denna interaktion gör att magnetfältet förvrängs och försvagas, vilket i sin tur leder till norrskenets märkliga beteende och andra naturfenomen. Som en elektroingenjör som är specialiserad på elnätet, jag studerar hur geomagnetiska stormar även hota att orsaka ström- och internetavbrott och hur man skyddar sig mot det.

Geomagnetiska stormar

Carrington Event 1859 är den största registrerade redovisningen av en geomagnetisk storm , men det är inte en isolerad händelse.

Geomagnetiska stormar har registrerats sedan början av 1800-talet, och vetenskapliga data från prover från antarktiska iskärnor har visat bevis på en ännu mer massiv geomagnetisk storm som inträffade omkring 774 CE, nu känt som Miyake Event. Det solskenet gav den största och snabbaste ökningen av kol-14 som någonsin registrerats. Geomagnetiska stormar utlöser stora mängder kosmisk strålning i jordens övre atmosfär, som i sin tur producerar kol-14 , en radioaktiv isotop av kol.

En geomagnetisk storm 60 procent mindre än Miyake Event inträffade omkring 993 e.Kr . Iskärnprover har visat bevis på att storskaliga geomagnetiska stormar med liknande intensiteter som händelserna i Miyake och Carrington inträffar med en genomsnittlig hastighet av en gång vart 500:e år.

Numera använder National Oceanic and Atmospheric Administration Skala för geomagnetiska stormar för att mäta styrkan i dessa solutbrott. 'G-skalan' har ett betyg från 1 till 5 där G1 är mindre och G5 är extremt. Carrington Event skulle ha fått betyget G5.

Det blir ännu läskigare när du jämför Carrington Event med Miyake Event. Forskare kunde uppskatta styrkan av Carrington Event baserat på fluktuationerna i jordens magnetfält som registrerades av observatorier vid den tiden. Det fanns inget sätt att mäta den magnetiska fluktuationen av Miyake-händelsen. Istället mätte forskare ökningen av kol-14 i trädringar från den tidsperioden.

Miyake Event producerade en 12 procents ökning av kol-14 . Som jämförelse producerade Carrington-eventet mindre än 1 procents ökning av Carbon-14, så Miyake-eventet översteg sannolikt G5 Carrington-evenemanget.

Slår ut kraften

Idag skulle en geomagnetisk storm av samma intensitet som Carrington Event påverka mycket mer än telegrafledningar och kan vara katastrofal. Med det ständigt växande beroendet av elektricitet och framväxande teknologi kan alla avbrott leda till biljoner dollar i monetär förlust och risk för liv beroende av systemen. Stormen skulle påverka majoriteten av de elektriska systemen som folk använder varje dag.

Geomagnetiska stormar genererar inducerade strömmar, som flödar genom elnätet. Det geomagnetiskt inducerade strömmar , som kan vara över 100 ampere, strömmar in i de elektriska komponenterna som är anslutna till nätet, såsom transformatorer, reläer och sensorer.

Hundra ampere motsvarar den eltjänst som många hushåll får. Strömmar av denna storlek kan orsaka inre skador i komponenterna, vilket leder till storskaliga strömavbrott.

En geomagnetisk storm tre gånger mindre än Carrington-händelsen inträffade i Quebec, Kanada, i mars 1989. Stormen fick Hydro-Quebecs elnät att kollapsa .

Under stormen skadade de höga magnetiskt inducerade strömmarna en transformator i New Jersey och löste ut nätets strömbrytare. I det här fallet ledde avbrottet till fem miljoner människor var utan ström i nio timmar .

Bryter förbindelser

Förutom elektriska fel skulle kommunikationen störas i världsomspännande skala. Internetleverantörer skulle kunna gå ner, vilket i sin tur skulle ta bort möjligheten för olika system att kommunicera med varandra. Högfrekventa kommunikationssystem som jord-till-luft, kortvågsradio och fartyg-till-land radio skulle störas.

Satelliter i omloppsbana runt jorden kan skadas av inducerade strömmar från den geomagnetiska stormen som bränner ut deras kretskort. Detta skulle leda till störningar inom satellitbaserad telefon, internet, radio och tv.

När geomagnetiska stormar träffar jorden får den ökade solaktiviteten också att atmosfären expanderar utåt. Denna expansion förändrar densiteten i atmosfären där satelliter kretsar. Atmosfär med högre densitet skapar drag på en satellit, vilket saktar ner den. Och om den inte manövreras till en högre bana kan den falla tillbaka till jorden.

Ett annat område av störningar som potentiellt skulle kunna påverka vardagen är navigationssystem. Praktiskt taget alla transportsätt, från bilar till flygplan, använder GPS för navigering och spårning. Även handhållna enheter som mobiltelefoner, smarta klockor och spårningsetiketter är beroende av GPS-signaler som skickas från satelliter.

Militära system är starkt beroende av GPS för koordination. Andra militära detektionssystem som radar över horisonten och ubåtsdetekteringssystem skulle kunna störas, vilket skulle hämma det nationella försvaret.

När det gäller internet, kan en geomagnetisk storm av storleken på Carrington Event producera geomagnetiskt inducerade strömmar i undervattens- och markkablarna som utgör ryggraden i internet såväl som de datacenter som lagrar och bearbetar allt från e-post och textmeddelanden till vetenskapliga datamängder och artificiell intelligens verktyg. Detta skulle potentiellt störa hela nätverket och hindra servrarna från att ansluta till varandra.

Bara en fråga om tid

Det är bara en tidsfråga innan jorden drabbas av ytterligare en geomagnetisk storm. En storm i Carrington Event-storlek skulle vara extremt skadlig till el- och kommunikationssystem över hela världen med avbrott som varar in i veckorna.

Om stormen är lika stor som Miyake-evenemanget skulle resultaten bli katastrofala för världen med potentiella avbrott som varar i månader om inte längre. Även med rymdvädervarningar från NOAA:s Space Weather Prediction Center, skulle världen bara ha några minuter till några timmars varsel.

Jag tror att det är avgörande att fortsätta forska om sätt att skydda elektriska system mot effekterna av geomagnetiska stormar, t.ex. installera enheter som kan skydda sårbar utrustning som transformatorer och genom att utveckla strategier för att justera nätlaster när solstormar är på väg att slå. Kort sagt, det är viktigt att arbeta nu för att minimera störningarna från nästa Carrington Event.

David Wallace , biträdande klinisk professor i elektroteknik, Mississippi State University .

Denna artikel är återpublicerad från Konversationen under en Creative Commons-licens. Läs originalartikel .

Populära Kategorier: Förklarare , Tech , Plats , Samhälle , Okategoriserad , Fysik , Hälsa , Miljö , Åsikt , Människor ,

Om Oss

Publicering Av Oberoende, Beprövade Fakta Om Rapporter Om Hälsa, Rymd, Natur, Teknik Och Miljö.