Bilim insanları, Dünya’nın manyetik alanına gelen darbelerin neden olduğu kutup ışıklarının kritik altyapılara zarar verebileceğini söylüyor

Auroralar binlerce yıldır mitlere ve alametlere ilham kaynağı olmuştur—ama ancak şimdi, modern teknolojinin elektriğe bağımlı olmasıyla, onların gerçek gücünü takdir ediyoruz. Auroralara neden olan aynı kuvvetler, boru hatları gibi elektriği ileten altyapıya zarar verebilecek akımlara da neden olur.

Şimdi bilim insanları yazıyor Astronomi ve Uzay Bilimlerinde Sınırlar Gezegenler arası şokların çarpma açısının akımların gücü açısından çok önemli olduğunu, tehlikeli şokları tahmin etme ve kritik altyapıları koruma fırsatı sunduğunu gösterdiler.

“Auroralar ve jeomanyetik olarak indüklenen akımlar benzer uzay hava durumu sürücülerinden kaynaklanır,” diye açıklıyor NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Dr. Denny Oliveira, makalenin baş yazarı. “Aurora, uzaydaki elektrik akımlarının yerde bu jeomanyetik olarak indüklenen akımları üretebileceğini gösteren görsel bir uyarıdır.”

“Aurora bölgesi şiddetli jeomanyetik fırtınalar sırasında büyük ölçüde genişleyebilir,” diye ekledi. “Genellikle en güney sınırı 70 derece civarındadır, ancak aşırı olaylar sırasında 40 dereceye veya daha da düşebilir, ki bu kesinlikle Mayıs 2024 fırtınası sırasında meydana geldi – son yirmi yılın en şiddetli fırtınası.”

Işıklar, renk, aksiyon

Auroralar iki süreç sonucunda oluşur: Güneş’ten fırlatılan parçacıklar Dünya’nın manyetik alanına ulaşarak jeomanyetik fırtınaya neden olur veya gezegenler arası şoklar Dünya’nın manyetik alanını sıkıştırır.

Bu şoklar ayrıca jeomanyetik olarak indüklenen akımlar üretir ve bu da elektrik ileten altyapıya zarar verebilir. Daha güçlü gezegenler arası şoklar daha güçlü akımlar ve auroralar anlamına gelir; ancak sık, daha az güçlü şoklar da hasara yol açabilir.

Oliveira, “Muhtemelen, elektrik altyapısı üzerindeki en yoğun zararlı etkiler, Mart 1989’da şiddetli bir jeomanyetik fırtınanın ardından meydana geldi. Kanada’daki Hydro-Quebec sistemi yaklaşık dokuz saat boyunca kapatıldı ve milyonlarca insan elektriksiz kaldı,” dedi.

“Ancak gezegenler arası şoklar gibi daha zayıf, daha sık görülen olaylar zamanla toprak iletkenleri için tehdit oluşturabilir. Çalışmamız, şoklardan sonra önemli jeoelektrik akımların oldukça sık meydana geldiğini ve bunlara dikkat edilmesi gerektiğini gösteriyor.”

Dünya’ya açılı olarak değil de doğrudan çarpan şokların, manyetik alanı daha fazla sıkıştırdıkları için jeomanyetik olarak indüklenen daha güçlü akımlar indüklediği düşünülüyor. Bilim insanları, jeomanyetik olarak indüklenen akımların farklı açılarda ve günün farklı saatlerindeki şoklardan nasıl etkilendiğini araştırdı.

Bunu yapmak için gezegenler arası şokların bir veri tabanını aldılar ve bunu, aktif zamanlarda genellikle aurora bölgesinde olan Finlandiya’nın Mäntsälä kentindeki bir doğal gaz boru hattından gelen jeomanyetik olarak indüklenen akımların okumalarıyla çapraz referansladılar.

Bu şokların açı ve hız gibi özelliklerini hesaplamak için gezegenler arası manyetik alan ve güneş rüzgarı verilerini kullandılar. Şoklar üç gruba ayrıldı: yüksek eğimli şoklar, orta eğimli şoklar ve neredeyse cepheden şoklar.

Hücum açısı

Daha fazla cephe şokunun, hem şoktan hemen sonra hem de onu izleyen alt fırtına sırasında jeomanyetik olarak indüklenen akımlarda daha yüksek tepelere neden olduğunu buldular. Özellikle yoğun tepeler, kuzey kutbunun güneş ile Mäntsälä arasında olacağı manyetik gece yarısı civarında gerçekleşti. Bu zamandaki yerel alt fırtınalar da çarpıcı aurora parlaklığına neden olur.

Oliveira, “Orta şiddette akıntılar, Mäntsälä’nın yerel saatle alacakaranlıkta olduğu sırada, bozucu etkiden kısa bir süre sonra ortaya çıkarken, daha yoğun akıntılar yerel saatle gece yarısı civarında ortaya çıkıyor” dedi.

Bu şokların açıları çarpmadan iki saat öncesine kadar tahmin edilebildiğinden, bu bilgi bize en güçlü ve en doğrudan şoklar gelmeden önce elektrik şebekeleri ve diğer savunmasız altyapılar için koruma önlemleri alma olanağı sağlayabilir.

“Güç altyapısı operatörlerinin ekipmanlarını korumak için yapabilecekleri bir şey, şok uyarısı verildiğinde birkaç belirli elektrik devresini yönetmektir,” diye önerdi Oliveira. “Bu, jeomanyetik olarak indüklenen akımların ekipmanın ömrünü azaltmasını önleyecektir.”

Ancak bilim insanları bir şokun açısı ile çarpması ve ardından bir akım oluşturması için gereken zaman arasında güçlü bir korelasyon bulamadılar. Bunun nedeni, bu yönü araştırmak için farklı enlemlerdeki akımların daha fazla kaydına ihtiyaç duyulması olabilir.

Oliveira, “Mevcut veriler yalnızca belirli bir lokasyonda, yani Mäntsälä doğal gaz boru hattı sisteminde toplandı” uyarısında bulundu.

“Mäntsälä kritik bir konumda olmasına rağmen, dünya çapında bir resim sunmuyor. Ayrıca, Mäntsälä verileri araştırılan dönemde birkaç gün eksik, bu da şok veritabanımızdaki birçok olayı atmamıza neden oldu. Dünya çapındaki enerji şirketlerinin verilerini bilim insanlarının çalışmaları için erişilebilir hale getirmeleri güzel olurdu.”