menneskehedens afhængighed af elektricitet er blevet kastet i yderligere lettelse af den globale COVID-19-pandemi. Det er umuligt at forestille sig det moderne liv uden det, der mangler alt fra lys til internettet. Hvad ville der ske, hvis det hele forsvandt i løbet af natten? Hvis alle vores elektriske net i det væsentlige mislykkedes samtidigt? Dette er mere end indstillingen af en dystopisk roman: Det er en reel mulighed. En stor geomagnetisk storm udløst af solen kunne sprænge transformatorerne, der er en væsentlig komponent i vores elektriske net. Og det er sket før.

fysikken

solen slipper en konstant strøm af ladede partikler kendt som solvinden. Jorden er stort set beskyttet mod denne vind af dets internt genererede magnetfelt. Magnetfeltet skaber en slags boble rundt om Jorden kendt som magnetosfæren. Magnetosfæren beskytter os mod den farlige solstråling og forhindrer vores atmosfære i at blive taget væk med vinden. Ved de magnetiske poler kan noget af solvindmaterialet komme ind i Jordens atmosfære. Dette er, hvad der forårsager aurora, og hvorfor de normalt kun kan ses omkring de nordlige og sydlige magnetiske poler.

lejlighedsvis kan solen frigive stærkere ansporer af energi kendt som koronal masseudkast (CME ‘ er). Disse udstødninger kan smide milliarder af tons materiale ud af solens udvidede atmosfære, solkoronaen og sende dem, der kaster gennem rummet med utrolige hastigheder – lejlighedsvis i vores retning. De kan tage alt fra flere dage til kun 15 timer at nå os. De største CME ‘ er skyldes afslapning af stærkt snoede magnetfeltlinjer, ofte ledsaget af en solflare. De forekommer normalt i nærheden af områder med kraftig solpletaktivitet og er mest sandsynligt, når solens aktivitet er på et højdepunkt kendt som solmaksimum i solcyklussen.

historien

solen var på et solmaksimum i 1859, da elektricitet endnu ikke var udbredt og mest blev brugt med telegrafsystemer. Richard Carrington observerede solpletter på et projiceret billede af solen om morgenen den 1.September, da han bemærkede to utroligt lyse lyspunkter.

Fig 1: solpletter og soludbrud (mærket A og B) observeret af Richard Carrington i 1859. Kilde: MNRAS

meget tidligt næste morgen oplyste aurora nattehimlen og strakte sig så langt sydpå som Caribien på den nordlige halvkugle. Jo længere nordpå, jo lysere aurora dukkede op, vække guldminearbejdere i Rocky Mountains og give nok lys til at læse af i det nordøstlige USA. Telegrafsystemerne i Europa og Nordamerika mislykkedes, og nogle telegrafoperatører modtog endda stærke chok.

begivenheden blev forårsaget af den største CME i den registrerede historie. De lyse pletter af lys Carrington observeret var soludbrud, der ledsagede udstødningen. Timer senere nåede CME jorden, og de hurtigt bevægende ladede partikler brød gennem magnetosfæren og kom ind i atmosfæren og forårsagede den strålende aurora, der blev observeret over hele verden. De ladede partikler barreled ned telegraflinjerne og chokerede operatørerne, da de nåede slutningen.

Hvad hvis det skete i dag?

vores elektriske net i dag er utroligt mere komplekse end telegrafsystemerne fra 1859. Det nøjagtige resultat af en lignende begivenhed af samme størrelse er umuligt at sige. Den nærmeste begivenhed, vi kan sammenligne den med, er de geomagnetiske storme i 1989, som var et år med stærk solaktivitet. I marts 1989 mistede provinsen (som ligger tæt på den nordlige geomagnetiske Pol) elektricitet i 9 timer, efter at en storm udløste afbryderne. Men denne begivenhed var betydeligt mindre end den i 1859.

en begivenhed af den størrelse eller større kunne sprænge transformere, væsentlige dele af elnettet, hvilket efterlader mange uden strøm. Afhængigt af hvor stormen rammer hårdest, hvor godt nettet er beskyttet mod blusser og hvor mange ekstra transformere der er let tilgængelige, kan strømafbrydelsen vare fra 16 dage til et par år, og omkostningerne til USA alene kan beløbe sig til $0.6 – $2.6 billioner.

Fig 2: en model af den relative styrke af elektriske felter forårsaget af en anden Carrington-niveau begivenhed. Den lilla skygge angiver områder med større elektriske felter, som ville blive ramt hårdere af en storm. De værste virkninger ses på Atlanterhavskysten og Canada, dels på grund af deres nærhed til den nordlige geomagnetiske Pol.(Kilde: en risikorapport fra Lloyd ‘ s.)

en anden begivenhed på Carrington-niveau er uundgåelig. Auroral records kan bruges til at måle den historiske størrelse af tidligere storme. De indikerer, at storme som den, der ramte Kebec, sker omtrent hvert 50.år, mens begivenheder på Carrington-niveau forekommer omtrent hvert 150. år. Det har været 162 år siden 1858, men vi behøver ikke at gå i panik endnu. Solen, der opererer på en 11-årig cyklus, havde lige et solminimum for et år siden i April 2019. Det næste solmaksimum, perioden med højeste aktivitet, vil ikke forekomme før engang i 2023-2026, og nogle maksimum er svagere end andre.efter stormen i 1989 forberedte provinsen sig ved at opgradere deres elektriske infrastruktur til en høj forhåndsomkostning, men med viden om, at det ville spare penge, når en anden storm rammer. USA er ikke forberedt på samme måde. Fra 2002 blev femten procent af de store krafttransformatorer, der stadig var i brug, lavet før 1972 (da betydelig robusthed blev introduceret til transformatorer),. Selv moderne transformatorer er ikke nødvendigvis udstyret til at håndtere en Carrington-niveau begivenhed, og der er ingen federal reserve of transformers, da det blev anset for dyrt i en 2017 US Department of Energy rapport. Elselskaber har deres egne reserver, men nøjagtige antal og placeringer af disse reserver betragtes som proprietære oplysninger. I stedet for en federal reserve opfordrede rapporten regeringen til at skabe en uafhængig vurdering af pålideligheden af kritiske transformatorer og arbejde med industrien for at komme med planer i tilfælde af større udfald. Det er uklart, om dette er sket.

• om forfatteren

om Bryanne McDonough