az emberiség villamosenergia-függőségét a globális COVID-19 világjárvány további megkönnyebbülésre késztette. Lehetetlen elképzelni a modern életet anélkül, hogy mindent nélkülözne a fényektől az internetig. Mi történne, ha az egész éjszaka eltűnne? Ha az összes elektromos hálózatunk lényegében egyidejűleg meghibásodott? Ez több, mint egy disztópikus regény beállítása: Ez egy igazi lehetőség. A nap által kiváltott nagy geomágneses vihar kifújhatja a transzformátorokat, amelyek az elektromos hálózataink alapvető elemei. És ez már megtörtént.

A fizika

a nap a napszél néven ismert töltött részecskék állandó áramát engedi ki. A földet nagymértékben védi a széltől a belsőleg generált mágneses mező. A mágneses mező egyfajta buborékot hoz létre a Föld körül, amelyet magnetoszférának neveznek. A magnetoszféra megvéd minket a veszélyes napsugárzástól, és megóvja a légkörünket a széltől. A mágneses pólusoknál a napszél anyagának egy része bejuthat a Föld légkörébe. Ez okozza az Aurorát, ezért általában csak az északi és déli mágneses pólusok körül láthatók.

időnként a nap erősebb energiaáramokat bocsáthat ki, amelyeket koronális tömegkiömlésnek (CME) neveznek. Ezek a kilökődések milliárd tonna anyagot dobhatnak ki a nap kiterjesztett légköréből, a napkoronából, és hihetetlen sebességgel – esetenként a mi irányunkba-száguldanak át az űrben. Több naptól csak 15 óráig tarthatnak bárhol, hogy elérjenek minket. A legnagyobb CME-k az erősen csavart mágneses mezővonalak pihentetéséből származnak, gyakran napkitöréssel. Ezek általában olyan területek közelében fordulnak elő, ahol nagy a napfoltaktivitás, és valószínűleg akkor fordulnak elő, amikor a nap aktivitása a napciklusban a nap maximumának nevezett csúcson van.

A történelem

a nap 1859-ben volt a nap maximuma, amikor a villamos energia még nem volt elterjedt, és többnyire távíró rendszerekkel használták. Richard Carrington szeptember reggelén megfigyelte a napfoltokat a nap vetített képén 1 amikor két hihetetlenül fényes fényfoltot vett észre.

1.ábra: Richard Carrington által 1859-ben megfigyelt napfoltok és napkitörések (A és B jelöléssel). Forrás: MNRAS

nagyon korán másnap reggel aurora megvilágította az éjszakai égboltot, amely az északi féltekén a Karib-tengerig délre nyúlik. Minél északabbra, annál fényesebb az aurora, aranybányászokat ébreszt a Sziklás-hegységben, és elegendő fényt biztosít az Egyesült Államok északkeleti részén történő olvasáshoz. Európában és Észak-Amerikában a távírórendszerek meghibásodtak, és egyes távíróüzemeltetők még erős sokkot is kaptak.

az eseményt a rögzített történelem legnagyobb CME-je okozta. A megfigyelt fény fényes foltjai napkitörések voltak, amelyek a kilökődést kísérték. Órákkal később a CME elérte a földet, és a gyorsan mozgó töltött részecskék áttörték a magnetoszférát és beléptek a légkörbe, ami az egész világon megfigyelhető ragyogó Aurorát okozta. Ezek a töltött részecskék a távíróvezetékeken csapódtak le, és sokkolták az üzemeltetőket, amikor elérték a végét.

mi van, ha ma történt?

elektromos hálózataink ma hihetetlenül összetettebbek, mint az 1859-es távíró rendszerek. Az azonos nagyságrendű hasonló esemény pontos kimenetelét lehetetlen megmondani. A legközelebbi esemény, amellyel összehasonlíthatjuk, az 1989-es geomágneses viharok, amelyek az erős naptevékenység éve volt. 1989 márciusában Quebec tartomány (amely közel van az Északi geomágneses pólushoz) 9 órán keresztül elvesztette az áramot, miután a vihar megbotlott a megszakítókban. De ez az esemény lényegesen kisebb volt, mint az 1859-es.

egy ilyen méretű vagy nagyobb esemény kifújhatja a transzformátorokat, az elektromos hálózat lényeges részeit, sok energiát hagyva. Attól függően, hogy pontosan hol csapódik le a vihar, milyen jól védi a hálózatot a fáklyákkal szemben, és hány tartalék transzformátor áll rendelkezésre, az áramkimaradás 16 naptól néhány évig tarthat, és csak az Egyesült Államok költsége 0,6 – 2,6 trillió dollár lehet.

2.ábra: egy másik Carrington-szintű esemény által okozott elektromos mezők relatív erősségének modellje. A lila árnyékolás olyan területeket jelöl, ahol nagyobb elektromos mezők vannak, amelyeket egy vihar nehezebben érintene. A legrosszabb hatások az Atlanti-óceán partján és Kanadában tapasztalhatók, részben az Északi geomágneses pólushoz való közelségük miatt.(Forrás: a Lloyd ‘ s kockázati jelentése.)

egy másik Carrington szintű esemény elkerülhetetlen. Az Auroral records felhasználható a múltbeli viharok történelmi méretének mérésére. Azt jelzik, hogy az olyan viharok, mint Quebec, nagyjából 50 évente fordulnak elő, míg a Carrington szintű események nagyjából 150 évente fordulnak elő. 1858 óta 162 év telt el, de még nem kell pánikba esnünk. A nap, amely egy 11 éves cikluson működik, csak egy évvel ezelőtt, 2019 áprilisában volt napenergia-minimum. A következő napkollektoros maximumra, a legnagyobb aktivitás időszakára csak valamikor 2023-2026-ban kerül sor, és egyes maximumok gyengébbek, mint mások.

Miután az 1989-es vihar sújtotta Quebec, a tartomány által készített frissíti az elektromos infrastruktúra a magas kezdeti költség, de azzal a tudattal, hogy pénzt takarít meg, ha egy másik vihar. Az Egyesült Államok nem hasonlóan felkészült. 2002-től a még használatban lévő nagy teljesítményű transzformátorok tizenöt százaléka 1972 előtt készült (amikor jelentős robusztusságot vezettek be a transzformátorokhoz),. Még a modern transzformátorok sem feltétlenül alkalmasak egy Carrington-szintű esemény kezelésére, és a Transformers Federal reserve sem létezik, mivel ezt egy 2017-es amerikai energiaügyi minisztérium jelentésében túl költségesnek ítélték. Az erőműveknek megvan a saját tartalékuk, de a tartalékok pontos számát és helyét tulajdonosi információnak tekintik. A jelentés a jegybank helyett arra sürgette a kormányt, hogy hozzon létre egy független értékelést a kritikus transzformátorok megbízhatóságáról, és dolgozzon ki terveket az iparággal a nagy kiesések esetén. Nem világos, hogy ez történt-e.

• A szerzőről

Bryanne McDonough