НовостиРоль австралийской компании Geoscience в мониторинге космической погоды

Эндрю Льюис, ведущий ученый в области геомагнетизма, делится своими соображениями о потенциальной угрозе космической погоды и о том, как сеть геомагнитных обсерваторий Geoscience Australia играет свою роль в защите сообществ и инфраструктуры.

Представьте, что все электрические сети и устройства в мире внезапно перестали бы работать или все спутники, находящиеся в настоящее время на орбите, вышли из строя, что привело бы к отсутствию спутниковой связи и GPS.

В нашем современном мире это было бы катастрофой. Экономике был бы нанесен сокрушительный удар, человеческие жизни оказались бы в опасности, а вся инфраструктура пострадала бы.

Космическая погода, также известная как активность электромагнитных бурь, потенциально может вызвать такие воздействия.

Это одна из причин, по которой Geoscience Australia поддерживает сеть геомагнитных обсерваторий. Наши обсерватории являются частью глобальной сети и участвуют в работе австралийских служб мониторинга космической погоды. Этот мониторинг позволяет снизить потенциальные опасности, вызванные магнитными бурями, защищая население за счет минимизации воздействия на австралийскую инфраструктуру, такую как электрические сети.

Итак, что же такое активность электромагнитных бурь и почему она может вызвать такой хаос?

Геомагнитные бури возникают в результате возмущений магнитного поля Земли из-за солнечной активности. Солнце выпускает заряженные частицы, известные как солнечный ветер, по всей Солнечной системе. Иногда мощные извержения на поверхности Солнца вызывают выброс корональной массы (КВМ), воздействуя на магнитные поля по всей Солнечной системе.

Возникающие в результате этого геомагнитные бури, или космическая погода, могут выводить из строя спутники и вызывать токи в длинных проводниках (например, линиях электропередач) на поверхности Земли, перегружая электрическую систему и повреждая трансформаторы. Активность геомагнитных бурь потенциально может существенно и пагубно повлиять на наш доступ к космическим (т.е. спутниковым) услугам и серьезно ухудшить высокочастотную радиосвязь.

Как мы узнаем о потенциальном воздействии космической погоды? Что ж, такое случалось и раньше.

160 лет назад произошла мощная геомагнитная буря, известная как Каррингтонское событие. Названная в честь одного из британских астрономов, который наблюдал и зафиксировал ее, буря привела к разрушению недавно введенных в действие телеграфных систем, в результате чего некоторые телеграфисты были поражены электрическим током, а оборудование искрилось.

Ллойд-сподсчитано, что если бы сегодня произошла сильная геомагнитная буря такого же масштаба, то могли бы произойти перебои в электроснабжении, на восстановление которых потребовались бы месяцы или годы, а общие экономические издержки только для Северной Америки исчислялись бы триллионами долларов США.

А в марте 1989 года небольшая геомагнитная буря вызвала девятичасовое отключение электроэнергии в Квебеке.

Хотя вероятность возникновения экстремальной геомагнитной бури невелика, рано или поздно она произойдет почти неизбежно. Геомагнитные бури, подобные той, что произошла в 1989 году, происходят примерно раз в 50 лет, в то время как бури с магнитудой Кэррингтонского события, как ожидается, будут происходить примерно раз в 150 лет.

На самом деле, в 2012 году Земля пережила “катастрофу на грани срыва”, когда CME, сравнимый с тем, который вызвал событие в Кэррингтоне, прорвался через земную орбиту, но не задел Землю. Если бы извергающаяся область Солнца была направлена прямо на Землю, это, вероятно, имело бы глобальные последствия.

Что мы можем сделать, чтобы подготовиться к геомагнитной буре? Мы следим за магнитным полем Земли.

Данные, которые мы собираем с помощью нашей сети геомагнитных обсерваторий, позволяют правительствам и промышленным кругам готовиться к геомагнитным бурям и смягчать их последствия.

У нас работают десять геомагнитных обсерваторий: шесть на материковой части Австралии, две в Антарктиде, одна на острове Маккуори и одна на Кокосовых островах.

Расположение геомагнитных обсерваторий Geoscience Australia. Вверху справа: Обсерватория и станция на острове Маккуори. Внизу справа: Обсерватория на острове Маккуори (MCQ).

Геомагнитные обсерватории Австралии являются частью глобальной сети, которая постоянно следит за магнитным полем Земли, ежесекундно фиксируя изменения.

Магнитное поле, измеряемое на поверхности Земли, состоит из множества источников.

• Большая часть магнитного поля генерируется ядром Земли, и эта составляющая меняется очень медленно с течением времени.
• Другой вклад вносит земная кора, в основном благодаря магнитным минералам.
• Более быстрые колебания вызываются космической погодой и электрическими токами в верхних слоях атмосферы Земли, в основном в результате колебаний солнечного ветра, которые также вызывают полярные сияния.

Геомагнитные данные могут быть использованы для сбора информации обо всех этих источниках, начиная от ядра Земли и заканчивая земной корой и верхними слоями атмосферы, и даже для выявления последствий активности, происходящей на поверхности Солнца.

Теперь у нас есть данные, что нам с ними делать?

Имея эти данные, мы можем осуществлять непрерывный мониторинг возмущений магнитного поля в режиме реального времени. Это позволяет отслеживать и регистрировать магнитные возмущения, что позволяет снизить воздействие на уязвимую инфраструктуру и избежать негативных последствий геомагнитных бурь.

Компания Geoscience Australia предоставляет эти геомагнитные данные в режиме реального времени Метеорологическому бюро Службы космической погоды и аналогичным международным агентствам, где они, наряду с другими наземными и космическими данными, используются для составления ежедневных прогнозов космической погоды. Возможность заблаговременного прогнозирования крупных возмущений позволяет соответствующим сторонам при необходимости осуществлять планы по смягчению последствий космической погоды. Это может включать отключение уязвимой инфраструктуры или изменение направления электроэнергии, что дает время для подготовки мер реагирования и восстановления, а также для возобновления подачи электроэнергии в кратчайшие сроки после события.

Мы также используем магнитные данные из сети обсерваторий для калибровки авиационных компасов, оборудования для определения магнитного направления и спутниковых магнитометров.

Мы разрабатываем математические модели геомагнитного поля, которые используются для создания Международного эталонного геомагнитного поля (IGRF) и модели магнитного поля для Австралийского региона, которые отображаются на топографических и аэронавигационных картах.

Мы также публикуем отчеты о геомагнитной активности, чтобы внести свой вклад в глобальные индексы магнитной активности, и ежемесячные отчеты о быстрых геомагнитных колебаниях.

Наконец, мы проводим исследования по моделированию электропроводности Земли, что важно для прогнозирования воздействия космической погоды на крупные электрические провода, такие как трубопроводы и электросети. Токи, вызванные геомагнитным полем, в этих крупных проводниках зависят от вариаций геомагнитного поля и геологической проводимости местности. Исследования компании Geoscience Australia, посвященные моделям электропроводности Земли, дают важнейшее представление о том, как правильно подготовиться к опасностям, связанным с геомагнитными бурями.

Вы можете получить доступ к нашемугеомагнитные данныечерез наш веб-сайт.

Эндрю Льюис много лет работал в отделе геомагнетизма в Geoscience Australia и представляет вклад Австралии в глобальный геомагнитный мониторинг в международных научных комитетах. Он получил степень магистра геофизики в Университете Аделаиды.