Puede una gran Eyección de Masa Coronal (CME) causar un apagón en la Tierra y por qué?

Question

Puede una gran Eyección de Masa Coronal (CME) causar un apagón en la Tierra y por qué es así, ¿cuál es la relación entre las radiaciones electromagnéticas y aparato eléctrico y electrónico.qué, exactamente, qué hacer con el aparato

Answer 1

Espacio de eventos meteorológicos extremos, tales como las Cme, puede causar que las variaciones rápidas (de segundos a 10 minutos) en el campo geomagnético de la Tierra, que puede inducir un campo eléctrico en la superficie de la Tierra. Este campo eléctrico induce corrientes eléctricas en la red de alimentación y otros (conexión a tierra) de los conductores. Una consecuencia de esto podría ser transformador de burn out o de otras inestabilidades de la red. El aparato en sí es poco probable que se efectúen, pero su fuente de poder.

De Delores Knipp de la "Comprensión del Clima Espacial y la Física Detrás de esto":

La cadena de eventos para GICs comienza con una variable en el tiempo del campo magnético externo a la Tierra que induce corrientes eléctricas en la realización de material sobre y bajo la superficie. Estas corrientes son generalmente más fuerte en la auroral electrojets, pero las regiones tropicales podía sentir un similar efecto de corta duración causado por una anómala electrojet creado por fuertes compresiones de Tierra del lado diurno del campo magnético.

Como consecuencia de la Ley de Faraday de la Inducción, un campo eléctrico en la superficie de la Tierra es inducida por comprar el tiempo de las variaciones del campo magnético. La superficie del campo eléctrico hace que el GICs para el flujo en cualquier material conductor.

Estos eventos Solares es poco probable que cause un transformador para fallar (aunque no es impossibe). En su lugar vemos generalmente que los transformadores en las latitudes altas tienen significativamente más cortas vidas. Esto es probablemente debido a la exposición repetida de bajo nivel GICs, en lugar de la que fuera "super" de los eventos. De hecho, (de nuevo desde Knipp del libro):

Estadísticamente, la tasa de fracaso [de transformadores] sigue el ciclo solar, pero con tres años de retraso.

El ejemplo clásico es el de la Hydro-Quebec cuadrícula de 1989 (ver [Bolduc, 2002][1]).

GIC efectos también pueden ser vistos en las tuberías que intensificar los actuales problemas de corrosión en ciertos puntos. Y también en los ferrocarriles, debido a la larga, continua, de la naturaleza de la red. Un ejemplo, a partir de julio de 1982, fue que el GIC-cambio asociado en la tensión causada sistemas de seguridad para asumir un tren que se cortocircuite los rieles. También causó señales de tráfico para cambiar de color. La cantidad de corriente que se induce en la red puede variar entre 10 y 100 amperios [Bolduc, 2002; Lloyds, 2010][1,2], pero la cantidad exacta depende de una variedad de factores, incluyendo la severidad de la tormenta, de las condiciones geológicas y de la latitud.

Sin embargo, hay muchos más impactos potenciales de una CME impacto en la Tierra a pesar de que sólo un posible apagón, estos incluyen: efectos de la radiación en los satélites, las radiaciones ionizantes en las aeronaves de pasajeros/tripulación, los impactos sobre los GNSS y otros sistemas de comunicación por radio.

Las cme aumento de los flujos de radiación de partículas en la Tierra. Para los satélites, los electrones causa de carga electrostática y falsa envejecimiento. Esto es particularmente problemático para los satélites en órbita geoestacionaria. Los satélites en órbita terrestre baja (LEO) están más protegidos, pero aún pueden verse afectadas, especialmente en las latitudes altas. Estos efectos también pueden penetra más abajo en la atmósfera de la Tierra, y el efecto de la aerolínea de pasajeros/tripulación. Se espera que una persona a bordo de un avión comercial, volando en un nivel "normal" de la altura, iba a experimentar los mismos efectos de la radiación durante una tormenta solar como la de someterse a una tomografía computarizada del tórax. Este "sólo" aumenta el riesgo de cáncer por vida de 1 de cada 1.000 pero aún así es una consecuencia de que vale la pena considerar. Es también una de las razones por las mujeres hasta la semana 12 de embarazo, se recomienda no volar. Los efectos de la radiación sería mucho más perjudicial para un joven feto.

Por último, el espacio de eventos climáticos (como eyecciones de masa coronal y las erupciones solares) tienen un efecto importante sobre la Tierra y la ionosfera. El aumento de la radiación solar ioniza la atmósfera, creando más electrones libres. Estos electrones libres de interactuar con las señales de radio y pueden refractar o incluso reflejar ellos. Los sistemas que trabajan entre 10 MHz y 2 GHz, van a experimentar fallas o pérdida total de la comunicación. Para el GNSS, la ionosfera es tomado en cuenta en el día a día. Sin embargo, durante las tormentas solares, los eventos de la refracción de la señal en la ionosfera puede provocar un error en la posición de 10s - 100 metros. Estos eventos no solo instante se disipan. Podría tomar varios días para que la ionosfera para volver a condiciones "normales" y GNSS trabajar de nuevo como se esperaba.

Ha habido un número de estudios que han examinado las consecuencias de la grave espacio de eventos climáticos (solar "superstorms") en la Tierra de la infraestructura. Uno fue publicado en el reino unido el año pasado por la Real Academia de Ingeniería, que está disponible en línea, en su totalidad, aquí. Que me recomiendan si desea una descripción más detallada del Clima Espacial y sus impactos potenciales.

Edit (1): tengo un poco más de física de la información solicitada por Brandon.

Editar (2): Actualiza los detalles acerca de la cantidad de corriente inducida.

[1]: Bolduc, L. (2002), GIC observaciones y estudios en el Hydro-Québec sistema de energía, J. Atmos. Sol. Terr. Phys., 64, 1793-1802.

[2]: Lloyds (2010), el Espacio de Tiempo; Su impacto en la Tierra y las implicaciones para los negocios. http://www.lloyds.com/~/media/lloyds/reports/360/360%20space%20weather/7311_lloyds_360_space%20weather_03.pdf

Answer 2

Nosotros (algunos de mis colegas y yo en la NASA) hizo un estudio que acaba de mirar a los impactos de un Carrington-como el caso. Afortunadamente, la forma en nuestras redes eléctricas de trabajo deja mucho de algo no intencionado de las protecciones en el sistema. La historia sobre los us $3 billones (USD) tormenta que puede estar refiriéndose a suponer que estos (no intencional?) seguro guardias (es decir, si un transformador golpes, todo el resto en una cuadrícula tienden a viaje en lugar de soplar demasiado) no hemos perdido 150 traslado de la estación de transformadores (es decir, aquellos por los que el pequeño tamaño de las casas que toman meses para construir y costo de millones de dólares).

La causa para la preocupación se refiere a la tierra de las corrientes inducidas (GICs). Es un principio similar que produce un arco eléctrico para formar al desconectar una tostadora que es. Debido a que el dipolo de la geometría de la Tierra y el campo magnético y la dirección desde la que una CME impacto podría ocurrir, los lugares a los que la experiencia de los efectos más fuertes se encuentran en latitudes altas (es decir, cerca de los polos). Por lo tanto, como uno podría esperar, países como Noruega están invirtiendo mucho dinero en la investigación sobre este tema, porque han tenido problemas con GICs en sus redes eléctricas y de tuberías (básicamente cualquier conductor es susceptible y el efecto es proporcional a la longitud del conductor).

Por el contrario, en este mismo estudio se encontró que nuestros satélites no sería tan afortunados. Nada en o fuera de la órbita geoestacionaria en el lado diurno (es decir, hacia el sol) de la Tierra podría sufrir irrecuperable de radiación y daños eléctricos. Esto podría causar una enorme cantidad de daño físico y financiero, para nuestra infraestructura de satélites. El impacto se sintió por cualquier persona con un teléfono celular, la TELEVISIÓN, internet, o aquellos que dependen de GPS (por ejemplo, la mayoría de los ejércitos y de las líneas aéreas comerciales).

Así que la más reciente idea es que nuestros satélites son muy vulnerables, pero nuestras redes de energía puede no ser tan vulnerables como lo que originalmente se pensaba (aunque, de todos estos temas son muy difíciles de modelar y predecir así que tome mis comentarios con un grano de sal).

Answer 3

Sí. Ver "El Apagón En Quebec", De La Nasa, Noticias, 13 De Marzo De 2009

El viernes 10 de Marzo de 1989, los astrónomos fueron testigos de una potente explosión en el sol. En cuestión de minutos, enredado fuerzas magnéticas sobre el sol había lanzado un mil millones de toneladas de la nube de gas. Era como si la energía de miles de bombas nucleares explotando al mismo tiempo. La nube de tormenta se precipitó desde el sol, directamente hacia la Tierra, en un millón de kilómetros por hora. La llamarada solar que acompañado de la explosión de inmediato causó onda corta de radio interferencia, incluyendo la interferencia de las señales de radio de Radio Europa Libre en Rusia. Se pensaba que las señales que se había atascado por el Kremlin, pero era sólo el sol actúa!

En la noche del lunes, 12 de Marzo la gran nube de plasma solar (un gas de partículas cargadas eléctricamente) finalmente golpeó campo magnético de la Tierra. La violencia de esta 'tormenta geomagnética" causados espectacular 'luces del norte' que podría ser visto hasta el sur de la Florida y Cuba. El campo magnético de la perturbación fue increíblemente intensa. Lo que realmente crean corrientes eléctricas en el suelo debajo de gran parte de América del Norte. Justo después de las 2:44 de la mañana del 13 de Marzo de los corrientes encontró una debilidad en la red eléctrica de Quebec. En menos de 2 minutos, la totalidad de Quebec red eléctrica perdió el poder. Durante las 12 horas de apagón que siguieron, ...

Answer 4

El impacto en la magnetosfera de la Tierra provoca que fluctúan y que induce altas corrientes en cosas como las líneas de energía. Estos son potencialmente tan grande que pueden causar los descargadores de sobretensión de viaje y cerrar partes de la red eléctrica. Un Evento Carrington sería tan grande que podría derretir la cuadrícula de transformadores de potencia y causar enorme daño que podría tomar meses para arreglar.

Answer 5

Tenga en cuenta que la forma en que un transformador de fallar no es directamente debido a la corriente inducida. Más bien, lo que pasa es que estas corrientes inducidas magnetizar el núcleo del transformador (las corrientes son, por supuesto, no constante de corriente continua, pero la frecuencia es tan baja que, durante un período de varios minutos que pueden ser considerados de manera eficaz de la corriente continua). Esto hace que la transmisión de potencia a través del transformador de un poco menos eficientes, más de la energía de la planta es de ahora voy a ser disipada en forma de calor, y que puede ser suficiente para causar que el transformador a punto de explotar debido a la extremadamente alta potencia que se transmite a través del transformador.