Магнитна буря - Физическо училище

Родословно дърво на Млечния път

магнитна

Напълно интегриран контрол на нанодиамантите

Малко по-близо до слънцето

Разстояния от звезди

Какво кара звездите да блестят

Еднопосочна улица за електрони

Стотици копия на Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica намерени при ново преброяване

Слънчевата ни система се формира за по-малко от 200 000 години

Здравословно за Марс

Магнитна буря

Кога магнитна буря обозначава нарушение на магнитосферата на планета или особено на земята (геомагнитна буря).

Определение и произход

Геомагнитната буря се определя от промените в геомагнитното поле, което причинява, измерено в единица Тесла (T). Наред с други неща, Индекс на времето на бурята на смущения (Dst индекс) се използва, което показва средно в световен мащаб отслабване на хоризонталното земно магнитно поле въз основа на измервания от някои измервателни станции, разпределени по света. Тази стойност се определя на всеки час и е достъпна в почти реално време. [1] Има много влияния върху магнитното поле, поради което колебанията от ± 20 nT са нормални. За сравнение: В Централна Европа хоризонталният компонент на нормалното земно магнитно поле е около 20 µT, т.е. 20 000 nT.

Смущението се предизвиква от фронтове на ударни вълни от слънчевия вятър, които са причинени от слънчеви изригвания или изхвърляния на коронална маса (KMA) и отнема около 24 до 36 часа, за да достигнат Земята. Продължава около 24 до 48 часа, в отделни случаи няколко дни - в зависимост от причината за неизправността на слънцето. Въздействието на ударния фронт, състоящ се от електрически заредени частици, върху магнитосферата води до отслабване на земното магнитно поле, което достига своя минимум след около дванадесет часа.

Геомагнитната буря обикновено се разделя на три фази:

Начална фаза

Началната фаза се характеризира с отслабване на магнитното поле с около 20-50 nT в рамките на няколко десетки минути. Не всяко бурно събитие се предшества от такава начална фаза и обратно, не всяко такова нарушение на магнитното поле е последвано от магнитна буря.

Фаза на бурята

Фазата на бурята започва, когато смущението е по-голямо от 50 nT, при което това е произволно начертана граница. В хода на типична магнитна буря, смущението продължава да нараства. Силата на геомагнитната буря се описва като „умерена“, ако максималното смущение е по-малко от 100 nT, като „интензивна“, ако смущението не надвишава 250 nT и в противен случай като „супер буря“. Рядко се надвишава максимално затихване от около 650 nT, което съответства на около три процента от нормалната стойност. Фазата продължава няколко часа и приключва веднага щом силата на смущението намалее, т.е.магнитното поле на земята започва да расте отново до типичната си сила.

Фаза на възстановяване

Фазата на възстановяване приключва, когато се достигне нормалната стойност и може да продължи между 8 часа и седмица.

Ефекти

Магнитните бури могат да имат различни ефекти, като най-известната е появата на сияния (Северно Сияние или Aurora australis) са в умерени зони като Централна Европа. В електрическите мрежи задействаните геомагнитно индуцирани токове могат да доведат до директни повреди на силовите трансформатори.

На първо място, магнитните бури влияят на магнитното поле на Земята, което от своя страна влияе върху формирането на пояса на Ван Алън. В случай на особено силни магнитни бури, всички живи същества са изложени на повишено космическо излъчване, особено в полярните области, тъй като земното магнитно поле обикновено осигурява по-малка защита там. Тъй като изглежда, че дърветата растат по-бързо при повишена слънчева активност, те имат 11-годишен период в годишните си пръстени. Причините за това все още не са изяснени. [2]

Наред с други неща, временните промени в йоносферата могат да попречат на радиопредаванията (например радио или мобилни комуникации). В удължени електрически проводници като въздушни електропроводи могат да протичат компенсиращи токове с понякога значителна сила, което може да доведе до повреда на свързаните трансформаторни станции. [3] Тръбопроводите са подложени на повишена корозия по време на магнитни бури.

Преди фронтът на ударната вълна да удари Земята, това може да причини щети на сателитите. В допълнение към преките щети, причинени от индукция на ток, както на земната повърхност, има и друг, по-косвен начин: ударната вълна може да доведе до локално нагряване и по този начин до деформация на горната земна атмосфера, което води до повишено "въздушно съпротивление" за сателитите в долната част Орбитите (Low Earth Orbit, LEO) могат да водят. Тогава резултатът би бил промените в пътя или увеличения разход на гориво. Като цяло Европейската космическа агенция (ESA) изчисли, че през последните години само сателитните откази са причинили щети за повече от 500 милиона долара. Това и изкривяването на транзитното време, което се случва, когато сигналите преминават през йонни облаци, правят GPS сателитите особено уязвими. [4]

Ефектите от геомагнитна буря като събитието Карингтън през 1859 г. днес биха били опустошителни. Тъй като по това време нямаше нито Интернет, нито светът беше толкова глобално мрежов, колкото е днес и зависи от захранването. През 2014 г. изследователите предложиха система за ранно предупреждение за космическо време, състояща се от 16 спътника. [5] [6] Американските военни класифицират ефектите от силна магнитна буря като военна атака. [7] Британската кралска инженерна академия също вижда явни опасности, но е по-предпазлива. [8-ми]