Wie magnetische Stürme Technologie und Menschen wirklich beeinflussen
Verschiedenes / / December 14, 2021
Sie werden sogar für den Zusammenbruch der UdSSR verantwortlich gemacht.
Was sind magnetische Stürme?
Magnetische StürmeA. D. Schewnin. Magnetische Stürme / Große russische Enzyklopädie - Dies sind starke Störungen des Erdmagnetfeldes, die seinen normalen Verlauf abrupt unterbrechen und mehrere Stunden bis mehrere Tage andauern. Wenn sie auftreten, werden sie gleichzeitig auf dem ganzen Planeten beobachtet.
Magnetische oder genauer gesagt geomagnetische Stürme gehören zum Weltraumwetter der Erde. Sie verursachen Polarlichter, sie könnenGeomagnetische Stürme / NOAA Space Weather Prediction Center die orbitale und terrestrische Technologie sowie den Zustand einiger Menschen negativ beeinflussen.
Warum gibt es magnetische Stürme?
Der Sonnenwind - ein Strom geladener Teilchen, der von der Sonne ausgeht - beeinflusst ständigGeomagnetische Stürme / NOAA Space Weather Prediction Center zum äußeren, höchsten Teil des Erdmagnetfeldes (Magnetosphäre). Aus diesem Grund ist sie immer in einem so verdrehten Zustand:
Der solare Windfluss ist jedoch bei weitem nicht immer stabil und kann schwanken. Seine Störungen werden durch koronale Löcher und Massenauswürfe verursacht (letztere werden oft mit Fackeln in der Sonne).
Blizzard-provozierte Stürme sind am schwersten. Während dieser Phänomene setzt der uns am nächsten liegende Stern Milliarden Tonnen Plasma frei. Es sieht aus wieDer Tag, an dem die Sonne Dunkelheit brachte / NASA gleichzeitig Tausende von Atombomben zünden. Wenn die Strömung auf die Erde gerichtet war, können Partikel sie erreichen. Es dauert normalerweiseGeomagnetische Stürme / NOAA Space Weather Prediction Center zwei oder drei Tage, aber mit starken Emissionen kann das Plasma in 18 Stunden eine Strecke von 150 Millionen Kilometern zurücklegen.
Wenn der Strom unseren Planeten erreicht, verursacht erA. D. Schewnin. Magnetische Stürme / Große russische Enzyklopädie eine Stoßwelle, die die Magnetosphäre der Erde komprimiert. Durch die Kollision der Protonen des Sonnenwinds mit den Wasserstoffatomen unserer Atmosphäre entsteht ein elektrischer Strom. Nach und nach, wenn der Sturm abklingt, kehrt die Magnetosphäre in ihren normalen Zustand zurück und der Strom zerfällt.
Koronale Löcher haben ein etwas anderes Wirkprinzip. In diesen Regionen der Sonnenoberfläche ist das Magnetfeld schwächer als im Rest des Sterns. Daher kommt ein Sonnenwindstrom aus ihnen heraus, der sich schneller als sonst bewegt: 500-800 Kilometer pro Sekunde statt 1. K. Fuchs. Koronale Löcher und schneller Sonnenwind / NASA
2. Solar Wind / NOAA Space Weather Prediction Center 300–500. Ein solcher Fluss kann leichte magnetische Stürme verursachen. Allerdings halten sie manchmalGeomagnetische Stürme / NOAA Space Weather Prediction Center viel länger und erzeugen mehr Energie.
Koronales Loch in der Sonne. Foto: NASA / SDO / Wikimedia Commons
Die Magnetfelder der Sonne. Der Buchstabe B steht für ein koronales Loch. Bild: Sebman81 / Wikimedia Commons
Daher hängt die Häufigkeit magnetischer Stürme direkt mit der Sonnenaktivität zusammen. Diese wiederum steigt und verblasst und bildet Zyklen, die durchschnittlich 11 Jahre dauern. Daher in einem Monat MaiA. D. Schewnin. Magnetische Stürme / Große russische Enzyklopädie bis zu acht magnetische Stürme während der Periode maximaler Intensität oder keine bei minimaler Intensität auftreten. Gleichzeitig ist eine hohe Sonnenaktivität bei weitem nicht immerV. N. Obridko. Zu den sogenannten "geomagnetischen Vorhersagen ungünstiger Tage" / In Defense of Science Nr. 2 führt zu starken geomagnetischen Störungen.
Ist es möglich, die Stärke eines magnetischen Sturms zu messen?
Die Intensität magnetischer Stürme wird gemessenGeomagnetische Stürme / NOAA Space Weather Prediction Center mit speziellen Indizes. Wissenschaftler verwenden hauptsächlich Dst: Es wird basierend auf den Messwerten von Magnetometern von mehreren Stationen am magnetischen Äquator der Erde berechnet. Die Daten werden stündlich aktualisiert. In einer ruhigen Umgebung reicht Dst von -20 bis 20 Nanotesla. Als Sturm gilt eine Situation, in der er unter -50 Nanotesla fällt.
Der stärkste aufgezeichnete magnetische Sturm wird geschätztY. ICH. Yermolaev, I. G. Lodkina, N. S. Nikolaeva et al. Häufigkeit extremer magnetischer Stürme / Journal of Geophysical Research: Space Physics bei −1 760 nT nach Dst. Das ist relativ klein. Zum Beispiel, um zu erzwingen Frosch zum schweben, müssenM. V. Beere, A. K. Geim. Von fliegenden Fröschen und Levitronen / European Journal of Physics etwa 16 Tesla, das heißt 16 * 10⁹ oder 16.000.000.000 Nanotesla.
Für normale Leute ist der G-Index verständlicher, der bewertetNOAA Weltraumwetterskalen / NOAA Weltraumwettervorhersagezentrum Magnetstürme hinsichtlich ihrer Gefährlichkeit. Fünf Ebenen stechen hervor.
- G1 - kleinere magnetische Stürme. Kommen ungefähr 1.700 Mal pro Sonnenzyklus vor. Sie können schwache Schwankungen im Stromnetz hervorrufen, den Betrieb von Satelliten geringfügig beeinträchtigen und Polarlichter verursachen.
- G2 - mäßig. Ungefähr 660 Mal pro Zyklus. Manchmal führen sie in nördlichen Breiten zu Spannungsstößen und Schäden an Transformatoren, nehmen Anpassungen an die Bewegung von Raumfahrzeugen vor. Solche Stürme führen dazu, dass Polarlichter weiter von den Polen entfernt erscheinen.
- G3 - stark. Ungefähr 200 pro Zyklus. Solche Störungen können Anpassungen der Netzspannung erfordern. Manchmal kommt es auch zu Fehlauslösungen von Sicherungen, es gibt Unterbrechungen in der Satellitennavigation und im Funkverkehr. Polarlichter sind noch näher am Äquator sichtbar.
- G4 - schwer. Ungefähr 100 pro Zyklus. Probleme bei der Spannungsüberwachung und Fehlauslösungen von Schutzeinrichtungen sind häufig. Solche Stürme können elektrische Ströme in Pipelines erzeugen und den Funkverkehr und die Satellitennavigation beeinträchtigen. Manchmal werden Polarlichter auf der Ebene des Krasnodar-Territoriums beobachtet.
- G5 - extrem stark. Ungefähr 4 pro Zyklus. Sie können zu großflächigen Problemen mit dem Stromnetz (einige Systeme fallen komplett aus oder schalten sich ab) und schwerwiegenden Störungen beim Betrieb von Satelliten führen. Sie können in Pipelines starke Strömungen bilden und den Funkverkehr für mehrere Tage unterbrechen. Polarlichter sind in subtropischen Gebieten wie Kairo möglich.
Wie magnetische Stürme die Technologie beeinflussen
Mächtige magnetische Stürme behindernGeomagnetische Stürme / NOAA Space Weather Prediction Center Signalausbreitung in der Ionosphäre. Aus diesem Grund treten die oben genannten Fehler und Stopps beim Betrieb von GPS, Hochfrequenz-Funkkommunikation und einigen militärischen Systemen auf. Früherkennung.
Außerdem scheinen sich magnetische Stürme für kurze Zeit auszudehnenGeomagnetische Stürme / NOAA Space Weather Prediction Center Atmosphäre. Dies verlangsamt die erdnahen Satelliten, und sie können beginnen, an Höhe zu verlieren. Aus diesem Grund haben zum Beispiel die Sowjets Raumstation Saljut-7.
Aber die greifbarsten Probleme werden durch die Fähigkeit verursachtGeomagnetische Stürme / NOAA Space Weather Prediction Center magnetische Stürme erzeugen in allen metallischen Gegenständen elektrische Ströme. Und je größer letztere, zum Beispiel eine Stromleitung oder eine Pipeline, desto stärker sind die Ströme. Wenn sie Geräte passieren, können sie diese zerstören: Geräte brennen durch übermäßige Belastung durch. Transformatoren leiden am meisten darunter.
Wozu starke Stürme schon geführt haben
Der von seinen Folgen her größte Sturm unserer Zeit (−589 Nanotesla) ereignete sich am 13. März 1989. Dann blieb die gesamte kanadische Provinz Quebec übrigDer Tag, an dem die Sonne Dunkelheit brachte / NASA 12 Stunden ohne Strom. Gleichzeitig war die Infrastruktur in weniger als 2 Minuten außer Betrieb.
Die magnetische Störung war so stark, dass sogar in Kuba und Florida Nordlichter zu sehen waren. Überall in den Vereinigten Staaten und Kanada wurden Netzstörungen und -verluste beobachtet, obwohl außer Quebec niemand verletzt wurde.
Einige der Satelliten verloren für mehrere Stunden den Kontakt zur Erde. Auch bei der amerikanischen Raumsonde Discovery traten Ausrüstungsprobleme auf. Darüber hinaus wurde die Untergrundausstrahlung von Radio Free Europe auf dem Territorium von die UdSSR.
Und 1972 provozierte ein starker magnetischer SturmD. J. Knipp, B. J. Fraser, M. A. Shea et al. Zu den wenig bekannten Folgen des ultraschnellen koronalen Massenauswurfs vom 4. August 1972: Fakten, Kommentare und Aufruf zum Handeln / Weltraumwetter massive Strom- und Kommunikationsausfälle in den USA. In Vietnam gingen deswegen mehrere Dutzend Seeminen mit Magnetzündern aus, die das amerikanische Militär platziert hatte.
Im November 2003 ereignete sich ein weiterer heftiger Sturm. Dann wurde das amerikanische GPS-Datenkorrektursystem (WAAS) heruntergefahrenSchwere Weltraumwetterereignisse. Gesellschaftliche und wirtschaftliche Auswirkungen verstehen: Ein Workshop-Bericht / The National Academies of Sciences, Engineering, Medicine 30 Stunden lang wurde die Arbeit vieler Satelliten unterbrochen und die japanische ADEOS-2 wurde insgesamt ernsthaft beschädigt.
Der bereits erwähnte stärkste Sturm in der gesamten Beobachtungsgeschichte (-1 760 Nanotesla) ereignete sichEin Supersonneneruption / NASA-Wissenschaft das gleiche im Jahr 1859. Sie brannte mehrere Telegrafenleitungen in den Vereinigten Staaten, Polarlichter wurden in tropischen Breiten beobachtet und wegen des hellen Himmels war es nachts taghell. Dieses Ereignis wurde Carrington zu Ehren des Astronomen Richard-Christopher Carrington genannt, der alles aufzeichnete.
Wozu ein mächtiger Magnetsturm heute führen kann
Die Wahrscheinlichkeit, dass wir in absehbarer Zeit von einem Stromstoß ähnlich dem von Carrington getroffen werden, ist eher gering.P. Riley. Zur Eintrittswahrscheinlichkeit extremer Weltraumwetterereignisse / Weltraumwetter. Wissenschaftler schließen diese Möglichkeit jedoch nicht aus. Und sie sind sich nicht einig, wie schwerwiegend die Folgen sein werden.
Es gibt zum Beispiel Berechnungen, nach denen allein in den USA ein Sturm wie der von Carrington fähig istSchwere Weltraumwetterereignisse. Gesellschaftliche und wirtschaftliche Auswirkungen verstehen: Ein Workshop-Bericht / The National Academies of Sciences, Engineering, Medicine ein bis zwei Billionen Dollar Schaden anrichten. Und das nur im ersten Jahr. Die Reparatur beschädigter Systeme kann mehrere Jahre dauern. Der Mangel an Strom wird liefernB. Lassen. Ist die Tierhaltung auf eine elektrisch gelähmte Welt vorbereitet? / Zeitschrift für Ernährungs- und Landwirtschaftswissenschaft das Ernährungssystem gefährden.
Beruhigend ist nur, dass solche Ereignisse nach Meinung der RAS-Physiker vorkommenY. ICH. Yermolaev, I. G. Lodkina, N. S. Nikolaeva et al. Häufigkeit extremer magnetischer Stürme / Journal of Geophysical Research: Space Physics höchstens einmal alle 500 Jahre. Schließlich schießt die Sonne nicht immer Plasmaströme in Richtung Erde. Also ein kräftiger SchlagNear Miss: Der Solar Superstorm vom Juli 2012 / NASA Science im Juli 2012 nur Teilchen ins All geschossen und keine nennenswerten magnetischen Stürme auf der Erde verursacht.
Darüber hinaus führen nicht alle heftigen Empörungen zu katastrophalen Folgen. Im Juli 2000 gab es zum BeispielExtremereignisse und Naturgefahren: Die Komplexitätsperspektive ein Sturm mit einer Kapazität von -300 Nanotesla, der das Stromsystem jedoch in keiner Weise beeinflusste.
Es stimmt, der neue Sturm könnte sogar stärker sein als der von Carrington. Die Daten der Radiokarbonanalyse alter japanischer Zedern zeigten also, dass im Jahr 774 die Störung des MagnetfeldsYU. N. Efremov. Bedrohungen aus dem Weltraum / Zur Verteidigung der Wissenschaft Nr. 12 20-mal stärker als 1859.
Wie magnetische Stürme Menschen beeinflussen
Es wird angenommen, dass magnetische Stürme für Stimmungsschwankungen, Aggressivität, Depressionen und Gesundheitsprobleme verantwortlich sind. Ihnen wird das hohe Katastrophenrisiko zugeschrieben und sogar einiges historische Ereignisse.
Und Stürme treffen manche Leute. Obwohl nicht leicht zu erkennenV. N. Obridko. Zu den sogenannten "geomagnetischen Vorhersagen ungünstiger Tage" / In Defense of Science Nr. 2. Dies erfordert eine Vielzahl von statistischen Daten, und die Ergebnisse können durch eine Vielzahl von Faktoren verzerrt werden.
Derzeit gibt es mehrere Studien, die die Wirkung magnetischer Störungen auf das Herz-Kreislauf-System bestätigen. Beispielsweise können Menschen während eines Sturms hohen Blutdruck haben.S. Ghione, L. Mezzasalma, C. Del Seppia et al. Beeinflussen geomagnetische Störungen solaren Ursprungs den arteriellen Blutdruck? / Zeitschrift für Hypertonie beim Menschen und FrequenzA. Alabdulgader, R. McCraty, M. Atkinsonet al. Langzeitstudie zur Reaktion der Herzfrequenzvariabilität auf Veränderungen der solaren und geomagnetischen Umgebung / Wissenschaftliche Berichte Pulsschlag. Eine Analyse von Krankenhausberichten aus Neuseeland, Australien, Großbritannien, Frankreich und Schweden seit 23 Jahren zeigte auchV. L. Feigin, P. G. Parmar, S. Barker-Collo et al. Geomagnetische Stürme können Schlag / Schlag auslösendass koronale Auswürfe das Risiko erhöhen, Schlaganfall um 19%. Und die Autoren der Studie, die in 263 US-Städten durchgeführt wurde, glauben, dassC. L. Zilli Vieira, D. Alvares, A. Blomberget al. Geomagnetische Störungen durch Sonnenaktivität erhöhen das Gesamt- und das kardiovaskuläre Sterblichkeitsrisiko in 263 USA. Städte / Umweltgesundheitdass eine erhöhte geomagnetische Aktivität die Sterblichkeit durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Herzinfarkte erhöht.
Daher sollten Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen während geomagnetischer StürmeYU. N. Efremov. Bedrohungen aus dem Weltraum / Zur Verteidigung der Wissenschaft Nr. 12 Seien Sie vorbereitet: Besorgen Sie sich Medikamente, die Ihnen Ihr Arzt verschrieben hat, tragen Sie Ihr Telefon bei sich oder warnen Sie Ihre Lieben.
Aber der Zusammenhang von Magnetstürmen mit anderen Gesundheitsproblemen wie DepressionenR. W. Kay. Geomagnetische Stürme: Zusammenhang mit dem Auftreten von Depressionen gemessen an der Krankenhauseinweisung / The British Journal of Psychiatry, konnten Wissenschaftler nicht finden.
Das gleiche gilt für den Einfluss der geomagnetischen Aktivität auf das menschliche Verhalten. All dies ist nur Fiktion. Einige Befürworter dieser Ansicht argumentieren beispielsweise, dass die Erde und die Sonne als Lebewesen an den Ereignissen vom August 1991 teilgenommen haben, als das staatliche Notfallkomitee den Zusammenbruch der UdSSR nicht aufhalten konnte. Angeblich gab es dann einen starken Anstieg der Sonnenaktivität. Er wurde wirklich beobachtetV. N. Obridko. Zu den sogenannten "geomagnetischen Vorhersagen ungünstiger Tage" / In Defense of Science Nr. 2. Aber nicht nur im August, sondern ganze vier Monate lang: von Juni bis Oktober. Und das Erdmagnetfeld war während dieser Zeit völlig ruhig.
So schützen Sie sich vor magnetischen Stürmen
Die NASA hat zusammen mit der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), der US Federal Emergency Management Agency und anderen entwickeltNationale Weltraumwetterstrategie und Aktionsplan veröffentlicht / US Space Weather Prediction Center Strategie und Aktionsplan für den Fall einer Verschlechterung des Weltraumwetters. Es sollte den Schutz der Bevölkerung und der Energieanlagen vor elektromagnetischen Impulsen stärken.
Zum Beispiel bei einem Ausfall von Netzwerkkomponenten,Recovery Transformer (RecX) / US-Heimatschutzministerium Standby-Mobiltransformatoren werden verwendet. Dank ihnen wird es möglich sein, den Betrieb des Stromnetzes während der Reparatur des zerstörten stationären Geräts schnell wiederherzustellen.
Kritische Gegenstände können mit speziellen Vorrichtungen vor Bruch geschützt werden. Zum Beispiel Kondensatorbänke, die überschüssige Energie speichern, oder Faraday-Zellen, die diese ableiten.
Aber ein rechtzeitiger Stromausfall und eine Warnung helfen am besten. meteorologische Menschen. Und dafür müssen Sie in der Lage sein, die Sonnenaktivität vorherzusagen.
Ist es möglich, magnetische Stürme vorherzusagen?
Ja, du kannst. In den USA geschieht dies beispielsweise durchSonnenzyklus 25 ist da. NASA- und NOAA-Wissenschaftler erklären, was das bedeutet / NASA Weltraumwettervorhersagezentrum (SWPC). Es ist Teil von NOAA. Mitarbeiter von SWPC und NOAA verwenden Daten von Erdsatelliten und Beobachtungen von Weltraumkörpern für Vorhersagen. Wissenschaftler erstellen und verbessern Vorhersagemodelle, die ihnen helfen, das Wetter im Weltraum vorherzusagen, genau wie es Meteorologen tun.
Sie müssen jedoch verstehen, dass keine wöchentlichen oder monatlichen geomagnetischen Vorhersagen möglich sind.V. N. Obridko. Zu den sogenannten "geomagnetischen Vorhersagen ungünstiger Tage" / In Defense of Science Nr. 2, denn die Situation auf unserem Stern kann sich innerhalb von Minuten ändern. Und selbst wenn Wissenschaftler wissen, dass ein Massenauswurf stattgefunden hat, können sie nicht mit hoher Genauigkeit sagen, ob er in die Erde eindringt oder nicht.
Die längste Vorhersage - 27 Tage - basiert auf der Periode des Umlaufs der Sonne um ihre Achse. Er zeigt nicht anV. N. Obridko. Zu den sogenannten "geomagnetischen Vorhersagen ungünstiger Tage" / In Defense of Science Nr. 2 das Datum und die Uhrzeit des Sturms, sondern gibt nur Aufschluss über die Wahrscheinlichkeit, dass potenziell gefährliche Zonen auf unseren Planeten gerichtet sind.
Die genauesten geomagnetischen Vorhersagen werden gemachtV. N. Obridko. Zu den sogenannten "geomagnetischen Vorhersagen ungünstiger Tage" / In Defense of Science Nr. 2 einen Tag oder ein paar Stunden, bevor der Sturm die Erde trifft. Sie basieren auf Daten von astronomischen Satelliten, die Sonnenwindstörungen aufzeichnen. Aktuelle Informationen können auf den Seiten eingesehen werden NOAA und FIAN - Physikalisches Institut der Russischen Akademie der Wissenschaften.
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