Силы, вызывающие авроры, также вызывают токи, которые могут повредить инфраструктуру. Учёные выяснили, что угол падения межпланетных импульсов определяет силу токов. Это позволяет прогнозировать опасные импульсы и защищать важные объекты инфраструктуры.

Авроры и геомагнитно-индуцированные токи вызываются схожими факторами космической погоды, — пояснил ведущий автор статьи доктор Денни Оливейра из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда.

Аврора — это визуальное предупреждение, указывающее на то, что электрические токи в космосе могут генерировать геомагнитно-индуцированные токи на земле.

Авроральная область может значительно расширяться во время сильных геомагнитных бурь, — добавил он.

Обычно ее самая южная граница находится в районе 70 градусов, но во время экстремальных событий она может опускаться до 40 градусов или даже дальше, что, несомненно, произошло во время майской бури 2024 года — самой сильной за последние два десятилетия.

Свет, цвет, действие

Авроры возникают в результате двух процессов:

1. Частицы, которые выбрасывает Солнце, достигают магнитного поля Земли и вызывают геомагнитную бурю.
2. Межпланетные импульсы сжимают магнитное поле Земли и генерируют геомагнитно-индуцированные токи, которые могут повредить инфраструктуру с электричеством.

Чем мощнее межпланетные импульсы, тем сильнее авроры и токи. Но даже частые менее мощные импульсы могут нанести ущерб.

Пожалуй, самое сильное пагубное воздействие на энергетическую инфраструктуру произошло в марте 1989 года после сильной геомагнитной бури — система Hydro-Quebec в Канаде была отключена почти на девять часов, в результате чего миллионы людей остались без электричества, — говорит Оливейра.

Но более слабые и частые события, такие как межпланетные импульсы, могут представлять угрозу для наземных проводников с течением времени. Наша работа показывает, что значительные геоэлектрические токи возникают довольно часто после импульсов, и они заслуживают внимания.

Импульсы, которые ударяют Землю прямо в лоб, вызывают более сильные геомагнитные токи.

Учёные исследовали влияние импульсов под разными углами и в разное время суток на геомагнитные токи. Для этого они взяли базу данных межпланетных импульсов и сверили её с показаниями геомагнитно-индуцированных токов из газопровода в финском городе Мянцяля.

Для расчёта свойств этих толчков использовались данные о межпланетном магнитном поле и солнечном ветре. Ударные волны были разделены на три группы: сильно наклонные, умеренно наклонные и почти фронтальные.

Угол воздействия

Более мощные импульсы вызывают большие геомагнитно-индуцированные токи как сразу после импульса, так и во время последующей суббури. Особенно высокие пики наблюдались около полуночи, когда северный полюс находится между Солнцем и Мянтсяля. В это же время локальные суббури становятся причиной яркого аврорального сияния.

Умеренные течения возникают вскоре после воздействия возмущения, когда Мянцяля находится около сумерек по местному времени, а более интенсивные — около полуночи по местному времени, — говорит Оливейра.

Поскольку углы этих импульсов можно предсказать за два часа до столкновения, эта информация может позволить нам установить защиту для электросетей и других уязвимых объектов инфраструктуры до того, как произойдут самые сильные и лобовые удары.

Одна вещь, которую могли бы сделать операторы энергетической инфраструктуры, чтобы обезопасить свое оборудование, — это управление несколькими конкретными электрическими цепями, когда выдается предупреждение об ударе, — предлагает Оливейра.

Это позволило бы избежать геомагнитно-индуцированных токов, сокращающих срок службы оборудования.

Учёные не нашли зависимости между углом удара и временем, которое требуется для удара с последующим возникновением тока. Вероятно, это связано с недостатком данных: нужно больше записей токов в разных широтах.

Данные о течениях были собраны только в определенном месте, а именно в системе газопроводов Мянцяля, — предупреждает Оливейра.

Хотя Мянцяля находится в критическом месте, это не позволяет получить картину всего мира. Кроме того, в данных по Мянцяля отсутствует несколько дней за исследуемый период, что вынудило нас отбросить многие события в нашей базе данных по импульсам. Было бы неплохо, если бы мировые энергетические компании предоставляли свои данные ученым для исследований.

Результаты опубликованы в издании Frontiers in Astronomy and Space Sciences.