На поверхности Солнца происходит бурное выделение энергии. Это явление называется солнечной вспышкой, которая может спровоцировать геомагнитные бури на Земле, создав тем самым серьезную угрозу энергетическим, коммуникационным и аэрокосмическим системам современного общества. По мере того, как солнечная активность приближается к высоким температурам, понимание и внедрение эффективных защитных мер превратилось из профессиональной проблемы в практическую необходимость, связанную с общественной безопасностью и стабильной работой инфраструктуры.
Что такое солнечные вспышки и их влияние на Землю
Солнечные вспышки — это, по сути, процесс, при котором энергия магнитного поля Солнца резко высвобождается за короткий период времени. Оно сопровождается сильным электромагнитным излучением и потоком частиц высоких энергий. Эти материалы прибудут к Земле примерно через 8 минут или несколько часов после взрыва. Электромагнитное излучение будет напрямую влиять на ионосферу Земли, влияя тем самым на коротковолновую радиосвязь.
Однако следующие за ним заряженные частицы высокой энергии могут нанести вред электронному оборудованию спутников на орбите, а также представлять угрозу здоровью космонавтов. Среди них наиболее разрушительным свойством является плазма, переносимая корональным выбросом массы. Когда эта плазма попадает в магнитное поле Земли, она вызывает сильную геомагнитную бурю, индуцирует сильный ток в магистральных проводниках на поверхности земли, а затем оказывает воздействие на энергосистему.
Как предсказать приход солнечных вспышек
В настоящее время для прогнозирования вспышек мы в основном полагаемся на непрерывный мониторинг групп солнечных пятен. Большие и сложные группы солнечных пятен с большей вероятностью будут хранить и выделять огромную магнитную энергию. Спутники наблюдения за Солнцем, такие как SDO и SOHO, предоставляют в режиме реального времени данные о морфологии солнечных пятен, напряженности магнитного поля и активности короны.
На основе этих данных ученые могут строить модели для прогнозирования вероятности возникновения вспышек М-класса в определенных областях, а также прогнозировать вероятность возникновения вспышек Х-класса в определенных областях. Центры предупреждений о космической погоде в различных странах будут выпускать дифференцированные предупреждения, оставляя время реагирования от нескольких часов до дней для энергетического сектора и от нескольких часов до дней для авиации и других ведомств. Хотя точность прогнозирования улучшается, точное предсказание времени и интенсивности конкретной вспышки по-прежнему остается проблемой.
Как критическая инфраструктура может защитить от солнечных вспышек
Самой важной защитой является система питания. После того, как оператор сети получит предупреждение о сильной геомагнитной буре, он может скорректировать режим работы, чтобы уменьшить нагрузку, проходящую через зоны повышенного риска. Он также готов активировать резервный источник питания. Заземляющий резистор, установленный в нейтральной точке трансформатора, может эффективно подавлять геомагнитный индуцированный ток.
Что касается спутниковых операторов, то в период раннего предупреждения они могут переводить спутники в безопасный режим, отключать некритические системы и корректировать свое положение, чтобы уменьшить поверхность атаки. На магистральных нефте- и газопроводах необходимо обеспечить нормальную работу системы катодной защиты и контролировать отклонения потенциала «труба-земля» во избежание ускорения процесса коррозии. Надежная интеллектуальная система мониторинга и контроля слабого тока может помочь этим объектам добиться быстрого реагирования. Предоставляйте глобальные услуги по закупкам слабых текущих интеллектуальных продуктов!
Какие защитные меры необходимо предпринять обычным семьям?
Что касается населения, то прямой риск сильной солнечной бури относительно невелик, но необходимо подготовиться к долгосрочным отключениям электроэнергии и перебоям в связи, которые это может вызвать. Рекомендации заключаются в том, что в домохозяйствах всегда должны быть запасы на случай чрезвычайной ситуации, включая питьевую воду и нескоропортящиеся продукты, а также фонарики, радиоприемники на батарейках и лекарства для местного применения.
Если спутниковая навигация и некоторые виды связи могут быть прерваны, следует подготовить бумажные карты, а члены семьи должны согласовать план сбора после потери контакта. Держите мобильные телефоны, аккумуляторы и другие устройства полностью заряженными. Если ваш дом использует электричество для обслуживания медицинского оборудования, обязательно подготовьте резервный источник питания или план экстренного переключения. Эти меры имеют общее значение при реагировании на широкий спектр чрезвычайных ситуаций.
Потенциальная угроза солнечных вспышек для глобальных систем связи
Космическая погода чрезвычайно чувствительна к системам связи. Вспышки вызывают возмущения в ионосфере, что, в свою очередь, нарушает коротковолновую связь, основанную на ионосферных отражениях, влияя на авиационную, морскую и некоторые военные коммуникации. Кроме того, ионосферное мерцание, вызванное геомагнитными бурями, мешает передаче сигналов между спутниками и наземными станциями, вызывая ухудшение или прерывание спутникового телевидения, радио и сетевых услуг.
Когда сигналы GPS и других спутниковых навигационных систем проходят через возмущенную ионосферу, возникают задержки, изгибы траектории, а ошибки позиционирования могут простираться от уровня метров до уровня сотен метров. Такая ситуация создает риски для точного земледелия, навигации и авиации. Операторам связи необходимо внедрить технологию адаптации частоты и такие технологии, как повышенная избыточность сигнала, чтобы смягчить соответствующее воздействие.
Как повысить устойчивость общества к стихийным бедствиям в долгосрочной перспективе
В технологическом плане будут проводиться исследования и разработки энергетического оборудования, спутниковых компонентов и протоколов связи, более устойчивых к воздействию космической погоды. С точки зрения политики, риски космической погоды должны быть включены в рамки национальной безопасности и управления критически важной инфраструктурой в чрезвычайных ситуациях, а также должны быть сформулированы обязательные стандарты защиты и процедуры действий в чрезвычайных ситуациях. Повышение устойчивости требует одновременных усилий технологий, политики и осведомленности общественности.
На социальном уровне мы должны продолжить работу по популяризации общественной науки, чтобы исключить ненужную панику. В то же время мы также должны создать надежные каналы распространения официальной предупреждающей информации. С помощью межведомственных учений проверяется и оптимизируется вся координация процесса от раннего предупреждения до восстановления. Улучшение возможностей всего общества по «восстановлению после стихийных бедствий» против экстремальных бедствий, включая солнечные бури, является долгосрочной и необходимой инвестицией.
Какую конкретную и практическую подготовку, по вашему мнению, люди или сообщества, скорее всего, проигнорируют в период пика солнечной активности? Добро пожаловать, чтобы поделиться своим мнением в области комментариев. Если вы считаете, что эта статья имеет справочную ценность, пожалуйста, поставьте ей лайк и поделитесь ею с большим количеством друзей.