मॅग्नेटोस्फियर म्हणजे काय आणि मजबूत चुंबकीय वादळे तंत्रज्ञानावर किती परिणाम करतात

आपली पृथ्वी आहे चुंबक - हे सर्वांना माहित आहे. चुंबकीय क्षेत्र रेषा दक्षिण चुंबकीय ध्रुवाचे क्षेत्र सोडून उत्तर चुंबकीय ध्रुवाच्या क्षेत्रात प्रवेश करतात. लक्षात ठेवा की पृथ्वीचे चुंबकीय आणि भौगोलिक ध्रुव थोडे वेगळे आहेत-उत्तर गोलार्धात, चुंबकीय ध्रुव कॅनडाच्या दिशेने सुमारे 13° हलविला जातो.

पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या बलाच्या रेषांचा संच म्हणतात चुंबकीय क्षेत्र…पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र ग्रहाच्या चुंबकीय अक्षाबाबत सममितीय नाही.

सूर्याच्या बाजूला ते आकर्षित होते, उलट बाजूने ते लांब केले जाते. मॅग्नेटोस्फियरचा हा आकार सौर वाऱ्याचा सतत प्रभाव दर्शवतो. सूर्यापासून उडणारे चार्ज केलेले कण शक्तीच्या रेषा "पिळून" दिसतात चुंबकीय क्षेत्र, त्यांना दिवसा दाबून रात्रीच्या बाजूला खेचणे.

जोपर्यंत सूर्याची स्थिती शांत आहे, तोपर्यंत हे संपूर्ण चित्र स्थिर राहते. पण नंतर सूर्यप्रकाश होता. सौर वारा बदलला आहे-त्यातील घटक कणांचा प्रवाह वाढला आहे, आणि त्यांची ऊर्जा अधिक आहे.मॅग्नेटोस्फियरवरील दाब वेगाने वाढू लागला, दिवसा बलाच्या रेषा पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या जवळ जाऊ लागल्या आणि रात्रीच्या बाजूला ते चुंबकमंडलाच्या "शेपटी" मध्ये अधिक जोरदारपणे खेचले गेले. हे आहे चुंबकीय वादळ (भूचुंबकीय वादळ).

सोलर फ्लेअर्स दरम्यान, सूर्याच्या पृष्ठभागावर गरम प्लाझ्माचे प्रचंड स्फोट होतात. स्फोटादरम्यान, कणांचा एक मजबूत प्रवाह सोडला जातो, जो सूर्यापासून पृथ्वीकडे उच्च वेगाने फिरतो आणि ग्रहाच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये व्यत्यय आणतो.

सौर वारा

शक्तीच्या रेषांचे "कंप्रेशन" म्हणजे पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर त्यांच्या ध्रुवांची हालचाल, याचा अर्थ - पृथ्वीवरील कोणत्याही टप्प्यावर चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यामध्ये बदल... आणि सौर वाऱ्याचा दाब जितका मजबूत असेल तितकाच फील्ड लाइन्सचे कॉम्प्रेशन अधिक लक्षणीय आहे, त्यानुसार, फील्ड सामर्थ्यात बदल तितका मजबूत आहे. चुंबकीय वादळ जितके मजबूत.

त्याच वेळी, चुंबकीय ध्रुव क्षेत्राच्या जवळ, अधिक बाह्य क्षेत्र रेषा पृष्ठभागास भेटतात. आणि ते फक्त गोंधळलेल्या सौर वाऱ्याचा सर्वात मोठा प्रभाव अनुभवतात आणि सर्वात जास्त प्रतिक्रिया (विस्थापित) करतात. याचा अर्थ असा की चुंबकीय गडबडीचे प्रकटीकरण भूचुंबकीय ध्रुवांवर (म्हणजेच उच्च अक्षांशांवर) आणि भूचुंबकीय विषुववृत्तावर सर्वात लहान असावे.

1831 ते 2007 पर्यंत चुंबकीय उत्तर ध्रुवाचे स्थलांतर.

पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर राहणाऱ्या आपल्यासाठी उच्च अक्षांशांवर चुंबकीय क्षेत्रामध्ये वर्णित बदल आणखी काय आहे?

चुंबकीय वादळादरम्यान, वीज खंडित होणे, रेडिओ संप्रेषण, मोबाइल ऑपरेटर नेटवर्क आणि अंतराळ यान नियंत्रण प्रणालीमध्ये व्यत्यय किंवा उपग्रहांचे नुकसान होऊ शकते.

क्यूबेक, कॅनडातील 1989 च्या चुंबकीय वादळामुळे ट्रान्सफॉर्मरला लागलेल्या आगीसह तीव्र वीज खंडित झाली (या घटनेच्या तपशीलांसाठी खाली पहा). 2012 मध्ये, एका तीव्र चुंबकीय वादळाने शुक्र ग्रहाभोवती फिरत असलेल्या युरोपियन व्हीनस एक्सप्रेस अंतराळयानाशी संवाद विस्कळीत केला.

चला आठवूया विद्युत प्रवाह जनरेटर कसे कार्य करते… स्थिर चुंबकीय क्षेत्रात, कंडक्टर (रोटर) फिरतो (फिरतो). परिणामी, संशोधकामध्ये एक EMF दिसते आणि ते वाहू लागते वीज… जर वायर स्थिर असेल आणि चुंबकीय क्षेत्र हलत असेल (वेळेत बदल होईल) तर असेच होईल.

चुंबकीय वादळादरम्यान चुंबकीय क्षेत्रामध्ये बदल होतो आणि चुंबकीय ध्रुवाच्या जवळ (भूचुंबकीय अक्षांश जितका जास्त असेल) तितका हा बदल मजबूत होतो.

याचा अर्थ आपल्याकडे बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र आहे. विहीर, आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर कोणत्याही लांबीच्या स्थिर तारा व्यापत नाहीत. पॉवर लाईन आहेत, रेल्वे ट्रॅक आहेत, पाइपलाइन आहेत... एका शब्दात, निवड उत्तम आहे. आणि प्रत्येक कंडक्टरमध्ये, वर नमूद केलेल्या भौतिक कायद्यानुसार, भूचुंबकीय क्षेत्रातील फरकांमुळे विद्युत प्रवाह उद्भवतो. आम्ही त्याला कॉल करू प्रेरित भूचुंबकीय प्रवाह (IGT).

प्रेरित प्रवाहांची परिमाण अनेक परिस्थितींवर अवलंबून असते. सर्व प्रथम, अर्थातच, भूचुंबकीय क्षेत्रातील बदलाच्या वेग आणि सामर्थ्यापासून, म्हणजेच चुंबकीय वादळाच्या ताकदीपासून.

पण एकाच वादळातही वेगवेगळ्या तारांमध्ये वेगवेगळे परिणाम होतात.ते वायरच्या लांबीवर आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील त्याच्या अभिमुखतेवर अवलंबून असतात.

वायर जितकी लांब असेल तितकी मजबूत होईल प्रेरित विद्युत् प्रवाह… तसेच, वायरची दिशा उत्तर-दक्षिण दिशेला जितकी जवळ असेल तितकी ती अधिक मजबूत होईल. खरं तर, या प्रकरणात, त्याच्या कडांवर चुंबकीय क्षेत्राची भिन्नता सर्वात मोठी असेल आणि म्हणून EMF सर्वात मोठा असेल.

अर्थात, या प्रवाहाची तीव्रता वायरच्या खाली असलेल्या मातीच्या चालकतेसह इतर अनेक घटकांवर अवलंबून असते. जर ही चालकता जास्त असेल, तर IHT कमकुवत होईल कारण बहुतेक विद्युत प्रवाह जमिनीतून जाईल. जर ते लहान असेल तर गंभीर IHT होण्याची शक्यता असते.

घटनेच्या भौतिकशास्त्रात पुढे न जाता, आम्ही फक्त हे लक्षात घेतो की दैनंदिन जीवनात चुंबकीय वादळांमुळे होणाऱ्या त्रासाचे मुख्य कारण IHTs आहेत.

साहित्यात वर्णन केलेल्या मजबूत चुंबकीय वादळ आणि प्रेरित प्रवाहांमुळे उद्भवलेल्या आपत्कालीन परिस्थितीचे उदाहरण

13-14 मार्च 1989 चे चुंबकीय वादळ आणि कॅनडामधील आणीबाणी

पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या स्थितीचे वर्णन करण्यासाठी चुंबकशास्त्रज्ञ अनेक पद्धती (ज्याला चुंबकीय निर्देशांक म्हणतात) वापरतात. तपशीलात न जाता, आम्ही फक्त असे लक्षात घेतो की अशा पाच निर्देशांक आहेत (सर्वात सामान्य).

त्यापैकी प्रत्येकाचे, अर्थातच, त्याचे फायदे आणि तोटे आहेत आणि विशिष्ट परिस्थितींचे वर्णन करण्यासाठी सर्वात सोयीस्कर आणि अचूक आहे — उदाहरणार्थ, अरोरा झोनमधील चिडचिडे परिस्थिती किंवा त्याउलट, तुलनेने शांत परिस्थितीत जागतिक चित्र.

स्वाभाविकच, या प्रत्येक निर्देशांकाच्या प्रणालीमध्ये, प्रत्येक भूचुंबकीय घटना विशिष्ट संख्येद्वारे दर्शविली जाते - घटनेच्या कालावधीसाठी निर्देशांकाची स्वतःची मूल्ये, म्हणूनच उद्भवलेल्या भूचुंबकीय गडबडीच्या तीव्रतेची तुलना करणे शक्य आहे. वेगवेगळ्या वर्षांत.

13-14 मार्च 1989 चे चुंबकीय वादळ सर्व चुंबकीय निर्देशांक प्रणालींवर आधारित गणनेनुसार एक अपवादात्मक भूचुंबकीय घटना होती.

अनेक स्थानकांच्या निरीक्षणानुसार, वादळादरम्यान, 6 दिवसांच्या आत चुंबकीय घट (होकायंत्राच्या सुईचे दिशेपासून चुंबकीय ध्रुवाकडे विचलन) तीव्रता 10 अंश किंवा त्याहून अधिक पोहोचते. बर्‍याच भूभौतिक उपकरणांच्या ऑपरेशनसाठी अगदी अर्ध्या अंशाचे विचलन अस्वीकार्य आहे हे लक्षात घेता हे बरेच आहे.

हे चुंबकीय वादळ एक विलक्षण भूचुंबकीय घटना होती. तथापि, त्यामध्ये स्वारस्य क्वचितच तज्ञांच्या एका संकुचित वर्तुळात ओलांडले असते, जर त्याच्यासह असलेल्या अनेक प्रदेशांच्या जीवनातील नाट्यमय घटनांबद्दल नाही.

13 मार्च 1989 रोजी 07:45 UTC वाजता, जेम्स बे (उत्तर क्यूबेक, कॅनडा) पासून दक्षिणेकडील क्विबेक आणि युनायटेड स्टेट्सच्या उत्तरेकडील राज्यांपर्यंत उच्च-व्होल्टेज ट्रान्समिशन लाइन्स तसेच हायड्रो-क्यूबेक नेटवर्कला, मजबूत प्रेरित प्रवाहांचा अनुभव आला.

या प्रवाहांमुळे सिस्टीमवर 9,450 MW चा अतिरिक्त भार निर्माण झाला, जो त्यावेळच्या 21,350 MW च्या उपयुक्त भारात जोडण्यासाठी खूप जास्त होता. प्रणाली खाली गेली, 6 दशलक्ष रहिवाशांना वीज नाही. सिस्टमला सामान्य ऑपरेशनमध्ये पुनर्संचयित करण्यासाठी 9 तास लागले. त्या वेळी उत्तर अमेरिकेतील ग्राहकांना 1,325 मेगावॅट पेक्षा कमी वीज मिळाली.

13-14 मार्च रोजी, प्रेरित भूचुंबकीय प्रवाहांशी संबंधित अप्रिय प्रभाव इतर पॉवर सिस्टमच्या उच्च-व्होल्टेज लाइनवर देखील दिसून आले: संरक्षक रिले काम करतात, पॉवर ट्रान्सफॉर्मर अयशस्वी झाले, व्होल्टेज कमी झाले, परजीवी प्रवाह रेकॉर्ड केले गेले.

13 मार्च रोजी सर्वात मोठी प्रेरित वर्तमान मूल्ये हायड्रो-ओंटारियो (80 ए) आणि लॅब्राडोर-हायड्रो (150 ए) प्रणालींमध्ये नोंदवली गेली. या विशालतेच्या भटक्या प्रवाहांमुळे कोणत्याही उर्जा यंत्रणेला किती नुकसान होऊ शकते याची कल्पना करण्यासाठी तुम्हाला ऊर्जा तज्ञ असण्याची गरज नाही.

या सगळ्याचा परिणाम केवळ उत्तर अमेरिकेवरच झाला नाही. अनेक स्कॅन्डिनेव्हियन देशांमध्ये तत्सम घटना पाहण्यात आल्या आहेत. हे खरे आहे की युरोपचा उत्तर भाग अमेरिकेच्या उत्तरेकडील भागापेक्षा भूचुंबकीय ध्रुवापासून पुढे आहे या वस्तुस्थितीमुळे त्यांचा प्रभाव खूपच कमकुवत होता.

तथापि, 08:24 CET वाजता, मध्य आणि दक्षिण स्वीडनमधील सहा 130-kV लाईन्समध्ये एकाचवेळी विद्युत प्रवाह-प्रेरित व्होल्टेज वाढ नोंदवली गेली परंतु अपघात झाला नाही.

6 दशलक्ष रहिवाशांना 9 तास वीज नसणे म्हणजे काय हे सर्वांनाच माहीत आहे. 13-14 मार्चच्या चुंबकीय वादळाकडे विशेषज्ञ आणि जनतेचे लक्ष वेधण्यासाठी तेच पुरेसे आहे. परंतु त्याचे परिणाम केवळ ऊर्जा प्रणालींपुरते मर्यादित नव्हते.

तसेच, यूएस मृदा संवर्धन सेवा पर्वतांमध्ये स्थित असंख्य स्वयंचलित सेन्सर्सकडून सिग्नल प्राप्त करते आणि मातीची स्थिती, बर्फाचे आच्छादन इ. रेडिओवर दररोज ४१.५ मेगाहर्ट्झ वारंवारता.

13 आणि 14 मार्च रोजी (जसे नंतर दिसून आले की, इतर स्त्रोतांकडील रेडिएशनच्या सुपरपोझिशनमुळे), हे सिग्नल विचित्र स्वरूपाचे होते आणि एकतर ते अजिबात उलगडले जाऊ शकत नव्हते किंवा हिमस्खलन, पूर, चिखलाचे प्रवाह आणि उपस्थिती दर्शवितात. एकाच वेळी जमिनीवर दंव...

यूएस आणि कॅनडामध्ये, खाजगी गॅरेजचे दरवाजे उत्स्फूर्तपणे उघडणे आणि बंद केल्याची प्रकरणे समोर आली आहेत ज्यांचे कुलूप एका विशिष्ट वारंवारतेनुसार ("की") ट्यून केले गेले होते परंतु दुरून येणाऱ्या सिग्नलच्या गोंधळलेल्या ओव्हरलॅपमुळे ते ट्रिगर झाले होते.

पाइपलाइनमध्ये प्रेरित प्रवाहांची निर्मिती

आधुनिक औद्योगिक अर्थव्यवस्थेत पाइपलाइनची मोठी भूमिका काय आहे हे सर्वज्ञात आहे. शेकडो आणि हजारो किलोमीटरचे धातूचे पाईप वेगवेगळ्या देशांमधून जातात. परंतु हे देखील कंडक्टर आहेत आणि त्यांच्यामध्ये देखील प्रेरित प्रवाह येऊ शकतात. अर्थात, या प्रकरणात, ते ट्रान्सफॉर्मर किंवा रिले बर्न करू शकत नाहीत, परंतु ते निःसंशयपणे नुकसान करतात.

वस्तुस्थिती अशी आहे की इलेक्ट्रोलाइटिक गंजापासून संरक्षण करण्यासाठी, सर्व पाइपलाइनमध्ये सुमारे 850 mV जमिनीवर नकारात्मक क्षमता असते. प्रत्येक प्रणालीमध्ये या संभाव्यतेचे मूल्य स्थिर आणि नियंत्रित ठेवले जाते. जेव्हा हे मूल्य 650 mV पर्यंत घसरते तेव्हा महत्त्वपूर्ण इलेक्ट्रोलाइटिक गंज सुरू असल्याचे मानले जाते.

कॅनेडियन तेल कंपन्यांच्या म्हणण्यानुसार, 13 मार्च 1989 रोजी चुंबकीय वादळाच्या प्रारंभासह, संभाव्यतेत तीक्ष्ण वाढ सुरू झाली आणि 14 मार्चपर्यंत चालू राहिली. या प्रकरणात, बर्याच तासांसाठी नकारात्मक संभाव्यतेची तीव्रता गंभीर मूल्यापेक्षा कमी असते आणि कधीकधी 100-200 mV पर्यंत देखील कमी होते.

आधीच 1958 आणि 1972 मध्ये, मजबूत चुंबकीय वादळांमध्ये, प्रेरित प्रवाहांमुळे, ट्रान्सअटलांटिक टेलिकम्युनिकेशन केबलच्या ऑपरेशनमध्ये गंभीर व्यत्यय आला. 1989 च्या वादळातएक नवीन केबल आधीपासूनच कार्यरत होती, ज्यामध्ये ऑप्टिकल चॅनेलवर माहिती प्रसारित केली गेली होती (पहा — ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टम), त्यामुळे माहितीच्या प्रसारणात कोणतेही उल्लंघन होत नाही.

तथापि, केबल पॉवर सिस्टममध्ये तीन मोठे व्होल्टेज स्पाइक्स (300, 450 आणि 700 V) नोंदवले गेले, जे चुंबकीय क्षेत्रामध्ये मजबूत बदलांसह वेळेत जुळले. जरी या स्पाइक्समुळे सिस्टीममध्ये बिघाड झाला नसला तरी, ते त्याच्या सामान्य ऑपरेशनला गंभीर धोका निर्माण करण्यासाठी पुरेसे मोठे होते.

पृथ्वीचे भूचुंबकीय क्षेत्र बदलत आहे आणि कमकुवत होत आहे. याचा अर्थ काय?

पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र केवळ ग्रहाच्या पृष्ठभागावरच फिरत नाही तर त्याची तीव्रता देखील बदलते. गेल्या 150 वर्षांत, ते सुमारे 10% ने कमकुवत झाले आहे. संशोधकांना असे आढळून आले की अंदाजे दर 500,000 वर्षांनी एकदा, चुंबकीय ध्रुवांची ध्रुवता बदलते - उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव जागा बदलतात. शेवटच्या वेळी हे सुमारे एक दशलक्ष वर्षांपूर्वी घडले होते.

आमचे वंशज या गोंधळाचे साक्षीदार असू शकतात आणि ध्रुवीय उलथापालथीशी संबंधित संभाव्य आपत्ती. सूर्याचे चुंबकीय ध्रुव उलटण्याच्या वेळी उद्रेक झाल्यास, चुंबकीय ढाल पृथ्वीचे रक्षण करू शकणार नाही आणि संपूर्ण ग्रहावर वीज खंडित होईल आणि नेव्हिगेशन सिस्टममध्ये व्यत्यय येईल.

वर दिलेली उदाहरणे मानवजातीच्या दैनंदिन जीवनावर तीव्र चुंबकीय वादळांचा किती गंभीर आणि बहुआयामी प्रभाव असू शकतो याचा विचार करायला लावतात.

वरील सर्व गोष्टी हे मानवी आरोग्याशी सौर आणि चुंबकीय क्रियांचा फारसा विश्वासार्ह संबंध नसलेल्या अंतराळ हवामानाच्या (सौर ज्वाला आणि चुंबकीय वादळांसह) अधिक प्रभावशाली परिणामाचे उदाहरण आहे.