dependența umanității de electricitate a fost aruncată într-o ușurare suplimentară de pandemia globală COVID-19. Este imposibil să ne imaginăm viața modernă fără ea, lipsind totul, de la lumini la internet. Ce s-ar întâmpla dacă totul ar dispărea peste noapte? Dacă toate rețelele noastre electrice au eșuat în esență simultan? Aceasta este mai mult decât setarea unui roman distopic: este o posibilitate reală. O furtună geomagnetică mare declanșată de soare ar putea sufla transformatoarele care sunt o componentă esențială a rețelelor noastre electrice. Și s-a mai întâmplat.

fizica

soarele eliberează un flux constant de particule încărcate cunoscut sub numele de vânt solar. Pământul este în mare parte protejat de acest vânt prin câmpul său magnetic generat intern. Câmpul magnetic creează un fel de bule în jurul Pământului cunoscut sub numele de magnetosferă. Magnetosfera ne protejează de radiațiile solare periculoase și ne împiedică atmosfera să fie luată cu vântul. La polii magnetici, o parte din materialul vântului solar își poate face drum în atmosfera Pământului. Aceasta este cauza aurorei și de ce ele pot fi văzute de obicei numai în jurul polilor magnetici Nord și Sud.Ocazional, soarele poate elibera spurturi mai puternice de energie cunoscute sub numele de ejecții de masă coronală (CME). Aceste ejecții pot arunca miliarde de tone de material din atmosfera extinsă a soarelui, coroana solară și le pot trimite prin spațiu la viteze incredibile – ocazional în direcția noastră. Ei pot lua oriunde de la câteva zile la doar 15 ore pentru a ajunge la noi. Cele mai mari CME rezultă din relaxarea liniilor de câmp magnetic foarte răsucite, adesea însoțite de o flacără solară. Acestea apar de obicei în apropierea zonelor cu activitate intensă a petelor solare și sunt cel mai probabil atunci când activitatea soarelui este la un vârf cunoscut sub numele de maxim solar în ciclul solar.

istoria

soarele a fost la un maxim solar în 1859, când electricitatea nu era încă răspândită și era folosită mai ales cu sistemele telegrafice. Richard Carrington observa petele solare pe o imagine proiectată a soarelui în dimineața zilei de 1 septembrie, când a observat două pete de lumină incredibil de strălucitoare.

Fig 1: petele solare și erupțiile solare (etichetate A și B) observate de Richard Carrington în 1859. Sursa: MNRAS

foarte devreme în dimineața următoare, aurora a luminat cerul nopții, întinzându-se până la sud până la Carribean în emisfera nordică. Cu cât mai la nord, cu atât mai strălucitoare a apărut aurora, trezind minerii de aur din Munții Stâncoși și oferind suficientă lumină pentru a citi în nord-estul Statelor Unite. Sistemele telegrafice din Europa și America de Nord au eșuat și unii operatori de telegraf au primit chiar șocuri puternice.

evenimentul a fost cauzat de cea mai mare EMC din istoria înregistrată. Punctele luminoase ale luminii observate de Carrington au fost explozii solare care au însoțit ejecția. Câteva ore mai târziu, CME a ajuns pe Pământ și particulele încărcate în mișcare rapidă au pătruns prin magnetosferă și au intrat în atmosferă, provocând Aurora strălucitoare care au fost observate în întreaga lume. Aceste particule încărcate au coborât pe liniile telegrafice și i-au șocat pe operatori când au ajuns la final.

Ce se întâmplă dacă s-a întâmplat astăzi?

rețelele noastre electrice de astăzi sunt incredibil de complexe decât sistemele telegrafice din 1859. Rezultatul exact al unui eveniment similar de aceeași magnitudine este imposibil de spus. Cel mai apropiat eveniment cu care îl putem compara este furtunile geomagnetice din 1989, care a fost un an de activitate solară puternică. În martie 1989, provincia Quebec (care este aproape de Polul Geomagnetic Nordic) a pierdut electricitatea timp de 9 ore după ce o furtună a declanșat întreruptoarele. Dar acel eveniment a fost semnificativ mai mic decât cel din 1859.

un eveniment de această dimensiune sau mai mare ar putea exploda transformatoare, părți esențiale ale rețelei electrice, lăsând mulți fără energie. În funcție exact de locul în care furtuna lovește cel mai tare, cât de bine este protejată rețeaua împotriva rachetelor și câte transformatoare de rezervă sunt disponibile, întreruperea curentului ar putea dura de la 16 zile la câțiva ani, iar costul numai pentru SUA ar putea ajunge la 0,6 – 2,6 trilioane de dolari.

Fig 2: un model al puterii relative a câmpurilor electrice cauzate de un alt eveniment de la nivelul Carrington. Umbrirea purpurie indică zone cu câmpuri electrice mai mari, care ar fi lovite mai tare de o furtună. Cele mai grave efecte sunt observate pe coasta Atlanticului și Canada, datorită în parte apropierii lor de Polul Geomagnetic Nordic.(Sursa: un raport de risc al lui Lloyd.)

Un alt eveniment la nivel de Carrington este inevitabil. Înregistrările aurorale pot fi folosite pentru a măsura dimensiunea istorică a furtunilor din trecut. Acestea indică faptul că furtuni precum cea care a lovit Quebecul se întâmplă aproximativ la fiecare 50 de ani, în timp ce evenimentele la nivel de Carrington apar aproximativ la fiecare 150 de ani. Au trecut 162 de ani din 1858, dar nu trebuie să ne panicăm încă. Soarele, care funcționează pe un ciclu de 11 ani, tocmai a avut un minim solar acum un an în aprilie 2019. Următorul maxim solar, perioada cu cea mai mare activitate, nu va avea loc decât cândva în 2023-2026, iar unele maxime sunt mai slabe decât altele.

după furtuna din 1989 care a lovit Quebecul, Provincia s-a pregătit prin modernizarea infrastructurii electrice la un cost inițial ridicat, dar știind că va economisi bani atunci când va lovi o altă furtună. Statele Unite nu sunt pregătite în mod similar. Începând cu 2002, cincisprezece la sută din transformatoarele de putere Mari încă în uz au fost făcute înainte de 1972 (când a fost introdusă robustețea semnificativă transformatoarelor),. Chiar și transformatoarele moderne nu sunt neapărat echipate pentru a face față unui eveniment la nivel de Carrington și nu există Rezerva Federală a transformatoarelor, deoarece acest lucru a fost considerat prea costisitor într-un raport al Departamentului Energiei din SUA din 2017. Companiile de energie au propriile rezerve, dar numerele exacte și locațiile acestor rezerve sunt considerate informații proprietare. În locul unei rezerve federale, Raportul a cerut guvernului să creeze o evaluare independentă a fiabilității transformatoarelor critice și să lucreze cu industria pentru a veni cu planuri în cazul întreruperilor majore. Nu este clar dacă acest lucru sa întâmplat.

• despre autor

despre Bryanne McDonough