磁気圏とは何か、そして強力な磁気嵐がテクノロジーに与える影響
私たちの地球は 磁石 —これは誰もが知っています。磁力線は南磁極の領域から出て北磁極の領域に入ります。地球の磁極と地理的な極がわずかに異なることを思い出してください。北半球では、磁極はカナダ側に約 13 度ずれています。
地球の磁場の一連の力線は次のように呼ばれます。 磁気圏… 地球の磁気圏は、惑星の磁軸に関して対称ではありません。
太陽の側では引き付けられ、反対側では長くなります。磁気圏のこの形状は、太陽風の絶え間ない影響を反映しています。太陽から飛来する荷電粒子が力線を「圧迫」しているように見える 磁場、昼側で押し、夜側で引っ張ります。
太陽の状況が穏やかである限り、この全体像は非常に安定したままです。しかしその後、太陽光が登場し、太陽風が変化し、その構成粒子の流れが大きくなり、そのエネルギーも大きくなりました。磁気圏の圧力が急速に増加し始め、昼側の力線は地表に近づき始め、夜側の力線は磁気圏の「尾」にさらに強く引き込まれました。それは 磁気嵐（地磁気嵐）.
太陽フレアの間、太陽の表面で高温プラズマの大規模な爆発が発生します。噴火中、強力な粒子の流れが放出され、太陽から地球まで高速で移動し、惑星の磁場を破壊します。
太陽風
力線の「圧縮」とは、地表上の力線の極の移動を意味します。つまり、 地球上の任意の地点における磁場の強さの変化... そして、太陽風の圧力が強ければ強いほど、磁力線の圧縮はより顕著になり、それに応じて磁場の強さの変化も大きくなります。磁気嵐が強くなればなるほど。
同時に、磁極領域に近づくほど、より多くの外部磁力線が表面に接触します。そして、それらは単に摂動された太陽風の最大の影響を経験し、最も多く反応（移動）します。これは、磁気擾乱の発現が地磁気の極（つまり、高緯度）で最大となり、地磁気の赤道で最小になることを意味します。
1831 年から 2007 年までの北磁極の移動。
地球の表面に住む私たちにとって、高緯度における磁場の変化は他にどのような問題を引き起こすのでしょうか?
磁気嵐が発生すると、停電、無線通信、携帯電話会社のネットワークや宇宙船の制御システムの中断、または衛星の損傷が発生する可能性があります。
1989 年にカナダのケベック州で発生した磁気嵐により、変圧器火災を含む深刻な停電が発生しました (この事件の詳細については以下を参照)。 2012 年、激しい磁気嵐により、金星を周回するヨーロッパのビーナス エクスプレス宇宙船との通信が中断されました。
思い出してみましょう 電流発生器の仕組み… 静止磁場では、導体（回転子）が移動（回転）します。その結果、研究者の中では、 EMFが表示されます そして流れ始める 電気… ワイヤが静止していて磁場が移動（時間の変化）した場合にも、同じことが起こります。
磁気嵐が起こると磁場の変化が起こり、磁極に近づくほど（地磁気緯度が高くなるほど）、この変化は大きくなります。
これは、変化する磁場があることを意味します。さて、地球の表面にあるどんな長さの固定ワイヤーも占有しません。送電線、線路、パイプライン…一言で言えば、選択肢が豊富です。そして、それぞれの導体には、前述の物理法則により、地磁気の変化によって電流が発生します。彼に電話します 誘導地磁気電流 (IGT).
誘導電流の大きさは多くの条件に依存します。まず第一に、もちろん、地磁気の変化の速度と強さ、つまり磁気嵐の強さからです。
しかし、同じ嵐の中でも、電線が異なれば異なる影響が発生します。それらは、ワイヤーの長さと地表での方向によって異なります。
ワイヤーが長いほど強度が増します 誘導電流…また、ワイヤーの向きが南北方向に近いほど強度が高くなります。実際、この場合、その端での磁場の変化が最も大きくなり、したがってEMFも最大になります。
もちろん、この電流の大きさは、ワイヤーの下の土壌の導電率など、他のいくつかの要因によって決まります。この導電率が高い場合、電流の大部分がグランドを通過するため、IHT は弱くなります。小さい場合は、重度の IHT が発生する可能性があります。
現象の物理学についてはこれ以上立ち入らず、磁気嵐が日常生活に引き起こす問題の主な原因は IHT であることだけを述べます。
文献に記載されている強力な磁気嵐と誘導電流による緊急事態の例
1989 年 3 月 13 ～ 14 日の磁気嵐とカナダの緊急事態
磁気学者は、地球の磁場の状態を説明するためにいくつかの方法 (磁気指数と呼ばれます) を使用します。詳細には立ち入りませんが、そのようなインデックスが 5 つ (最も一般的なもの) あることだけを述べます。
もちろん、それぞれに長所と短所があり、特定の状況を説明するのに最も便利で正確です。たとえば、オーロラゾーンの動揺した状況や、逆に比較的穏やかな状況での世界の様子などです。
当然のことながら、これらの各指数のシステムでは、それぞれの地磁気現象は特定の数値、つまり現象の期間における指数自体の値によって特徴付けられます。そのため、発生した地磁気擾乱の強度を比較することができます。違う年に。
1989 年 3 月 13 日から 14 日にかけて発生した磁気嵐は、すべての磁気指数システムに基づく計算によれば、例外的な地磁気現象でした。
多くの観測点の観測によれば、暴風雨時は6日間の磁気偏角（方位磁石の針の磁極方向からのずれ）の大きさが10度以上に達します。多くの地球物理学機器の操作では 0.5 度のずれさえも許容できないことを考えると、これはかなりの量です。
この磁気嵐は異常な地磁気現象でした。しかし、それに伴う多くの地域の生活における劇的な出来事がなければ、この映画への関心は狭い専門家の範囲を超えることはほとんどなかっただろう。
1989年3月13日07時45分（協定世界時）、ジェームズ湾（カナダのケベック州北部）からケベック州南部および米国北部の州に至る高圧送電線、およびハイドロ・ケベックネットワークに強い誘導電流が発生した。
これらの電流によりシステムに 9,450 MW の追加負荷が発生しましたが、これは当時の有効負荷 21,350 MW に加えるには大きすぎました。システムがダウンし、600万人の住民が停電した。システムが通常の動作に復旧するまでに 9 時間かかりました。当時、米国北部の消費者が受け取った電力は 1,325 MWh 未満でした。
3月13日から14日にかけて、誘導地磁気電流に関連する不快な影響が他の電力システムの高圧線でも観察されました。保護リレーが作動し、変圧器が故障し、電圧が降下し、寄生電流が記録されました。
3 月 13 日の最大の誘導電流値は、オンタリオ水力発電システム (80 A) およびラブラドール水力発電システム (150 A) で記録されました。この規模の迷走電流の発生によって電力システムに与えられる損害を想像するのに、エネルギーの専門家である必要はありません。
これらすべてが影響を及ぼしたのは北米だけではありませんでした。同様の現象は多くのスカンジナビア諸国でも観察されています。ヨーロッパの北部はアメリカの北部よりも地磁気極から遠いという事実により、その効果がはるかに弱かったのは事実です。
しかし、中央ヨーロッパ時間08時24分、スウェーデン中南部の6本の130kV送電線で同時に電流誘起電圧サージが記録されたが、事故には至らなかった。
600万人の住民が9時間も停電したままになることが何を意味するのか、誰もが知っています。それだけでも、3月13日から14日にかけて起きた磁気嵐に専門家や一般の人々の注目を集めるのに十分だろう。しかし、その影響はエネルギーシステムに限定されませんでした。
また、米国土壌保全局は、山中に設置された多数の自動センサーから信号を受信し、土壌の状態や積雪などを監視しています。毎日周波数 41.5 MHz のラジオで放送されています。
3 月 13 日と 14 日には (他の発生源からの放射線が重なっていたため、後に判明しましたが)、これらの信号は奇妙な性質のもので、まったく解読できなかったか、雪崩、洪水、土石流、および土石流の存在を示していました。同時に地面には霜が降ります...
米国とカナダでは、特定の周波数（「キー」）に合わせてロックが調整されていた個人用ガレージのドアが、遠くから来る信号が無秩序に重なり合ったために自然に開閉するという事件が起きた。
パイプライン内での誘導電流の発生
現代の産業経済においてパイプラインがどれほど大きな役割を果たしているかはよく知られています。何百、何千キロにも及ぶ金属パイプがさまざまな国を通過します。しかし、これらは導体でもあり、誘導電流も発生する可能性があります。もちろん、この場合、変圧器やリレーを焼損することはできませんが、間違いなく損傷を引き起こす可能性があります。
実際、電食を防ぐために、すべてのパイプラインは接地に対して約 850 mV の負の電位になっています。この電位の値は各系で一定に制御されており、この値が 650 mV に低下した時点で重大な電食が始まると考えられます。
カナダの石油会社によると、1989 年 3 月 13 日、磁気嵐の発生とともに潜在力の急激な上昇が始まり、3 月 14 日まで続きました。この場合、長時間にわたる負の電位の大きさは臨界値を下回り、場合によっては 100 ～ 200 mV にまで低下することもあります。
すでに 1958 年と 1972 年の強い磁気嵐の際、誘導電流により大西洋横断通信ケーブルの運用に重大な障害が発生しました。 1989 年の嵐の中新しいケーブルはすでに運用されており、情報は光チャネルを介して送信されました（—を参照） 光通信システム）なので情報発信に関しては違反はありません。
しかし、磁場の強い変化と同時に発生した 3 つの大きな電圧スパイク (300、450、700 V) がケーブル電力システムで記録されました。これらのスパイクはシステムの誤動作を引き起こすことはありませんでしたが、通常の動作に重大な脅威をもたらすには十分な大きさでした。
地球の地磁気は変化し、弱くなっています。どういう意味ですか？
地球の磁場は地球の表面に沿って移動するだけでなく、その強さも変化します。過去 150 年間で約 10% 弱体化しました。研究者らは、およそ 50 万年に 1 回、磁極の極性が変化し、N 極と S 極が入れ替わることを発見しました。最後にこれが起こったのは約100万年前です。
私たちの子孫は、極性の反転に伴うこの混乱と起こり得る災害を目撃するかもしれません。太陽の磁極の反転時に噴火が発生すると、磁気シールドは地球を守ることができなくなり、地球全体で停電やナビゲーションシステムの停止が発生します。
上に挙げた例は、強力な磁気嵐が人類の日常生活にどれほど深刻かつ多面的な影響を及ぼし得るかを考えさせます。
上記はすべて、太陽および磁気活動と人間の健康とのあまり信頼性の低い相関関係よりも、宇宙天気（太陽フレアや磁気嵐を含む）の方がはるかに印象的な影響を示す例です。