太阳风暴

太阳风暴频频造成电网故障

  今天你看过空间天气预报了吗?
  虽然只有大规模的空间风暴才会给地球造成灾难,但有越来越多的证据表明,即便是小型的太阳活动也会对我们这个严重依赖现代技术的世界构成威胁――使得铁路信号失控、石油管道泄漏以及电网瘫痪。

太阳风暴致信号灯失控

  一次强度类似1859年观测到的最大的太阳爆发可以影响全球的经济;而大约每10年发生一次的大型太阳风暴也可以造成不小的混乱,在1989年,太阳风暴就使得加拿大魁北克地区停电9个小时。
  然而,规模相对较小的太阳风暴其慢性杀伤力决不亚于此。它们似乎是一系列神秘故障背后的“凶手”。例如,在2000年~2005年间俄罗斯西北部铁路信号灯出现的失控现象:信号灯在前方通畅的情况下转为红灯达几分钟甚至数小时,然后又自动恢复成绿灯。
  研究发现,出现的16次信号灯故障与2000年~2005年间的太阳风暴不谋而合。这一明显的相关性着实令人惊讶。那么,空间天气是如何让铁路信号灯由绿转红的呢?
  日冕物质抛射似乎会干扰用于探测铁轨是否被占据的电路:当铁轨空置时,连接两条铁轨的电源会维持两者之间的电压;而当火车在铁轨上运行时,通过导电它会消除这一电势差。太阳风暴的作用可能和火车一样,它所产生的额外电流可以导致铁轨间的电压下降,使信号灯变为红色。
  空间天气还可能造成石油和天然气管道生锈,生锈的管道则更容易发生泄漏,造成环境破坏;而引发生锈的化学反应需要把电子从管道转移到附近的土壤中。因此,防止生锈的一种办法是通过连接到管道上的电源以形成电势差阻碍电子的流动。但是,太阳风暴会在管道中产生电流,压倒这一电势差使腐蚀得以继续。

关注小型风暴累积效应

  虽然还没有人能确定由太阳风暴产生的电流在多大程度上会加速腐蚀,但是,工程师们已经测量到了这一现象。由于这是一个长期而缓慢的过程且依赖于一系列的其他因素,因此很难估计。
  与铁路信号灯不同,空间天气对管道的影响可能是世界范围的。澳大利亚气象局空间天气部门的科学家发现,太阳风暴会扰乱澳大利亚北部管道的电压,而当地的地理纬度仅20°。因此,地球磁场对管线的影响在世界所有纬度上都是必须考虑的问题。
  太阳风暴的微妙影响还会作用于电网的核心部件,造成供电系统瘫痪。它们会导致电流流入变压器,而正是变压器保证了电力的远距离高效传输。由太阳风暴造成的强电涌在几分钟之内就能烧毁用于防止短路的绝缘材料,引发爆炸。
  最近有迹象表明,规模较小的太阳风暴可以在数小时或者更长时间里破坏变压器。在2003年的一次持续时间较长的太阳风暴中,尽管只为南非的电网“送”去了相对较弱的电流,但却造成了几个变压器损坏。
  于是有科学家开始呼吁,应该对规模较小的太阳风暴引起重视。因为它们的累积效应同样能造成巨大的破坏。美国电网变压器故障发生的次数也具有和太阳活动类似的11年的周期,而后者又和太阳风暴的发生频率相同。
  美国科学家指出,虽然更换变压器的成本不太可能会超过电力总成本的百分之几,但这些钱最终会转嫁到消费者身上。而这个问题决不是个别的,每一个变压器在不同程度上都存在这个问题。
  超级太阳风暴由于其剧烈程度最吸引人们的眼球,但小型太阳风暴因其累积效应也应受到关注。

资料来源New Scientist

责任编辑 则 鸣