Zakłócenia systemów elektrycznychEdit

Sugeruje się, że burza geomagnetyczna na skalę dzisiejszej burzy słonecznej z 1859 r. spowodowałaby miliardy, a nawet biliony dolarów szkód w satelitach, sieciach energetycznych i komunikacji radiowej, a także mogłaby spowodować przerwy w dostawie prądu na masową skalę, które mogłyby nie zostać naprawione przez tygodnie, miesiące, a nawet lata. Takie nagłe przerwy w dostawie energii elektrycznej mogą zagrozić produkcji żywności.

Sieć elektrycznaEdit

Gdy pola magnetyczne poruszają się w pobliżu przewodnika takiego jak drut, w przewodniku wytwarzany jest prąd indukowany geomagnetycznie. Dzieje się to na wielką skalę podczas burz geomagnetycznych (ten sam mechanizm oddziaływał także na linie telefoniczne i telegraficzne przed światłowodami, patrz wyżej) na wszystkich długich liniach przesyłowych. Długie linie transmisyjne (o długości wielu kilometrów) są więc narażone na uszkodzenia spowodowane tym efektem. Dotyczy to przede wszystkim operatorów w Chinach, Ameryce Północnej i Australii, zwłaszcza w przypadku nowoczesnych linii wysokiego napięcia o niskiej rezystancji. Sieć europejska składa się głównie z krótszych obwodów przesyłowych, które są mniej narażone na uszkodzenia.

Prądy (prawie bezpośrednie) indukowane w tych liniach przez burze geomagnetyczne są szkodliwe dla urządzeń przesyłowych, zwłaszcza transformatorów – powodują nasycenie rdzenia, ograniczając ich wydajność (jak również wyzwalając różne urządzenia zabezpieczające), a także powodując nagrzewanie się cewek i rdzeni. W skrajnych przypadkach, ciepło to może je unieruchomić lub zniszczyć, a nawet wywołać reakcję łańcuchową, która może przeciążyć transformatory. Większość generatorów jest podłączona do sieci poprzez transformatory, izolując je od prądów indukowanych w sieci, co czyni je znacznie mniej podatnymi na uszkodzenia spowodowane prądem indukowanym geomagnetycznie. Jednak transformator, który jest poddany takiemu oddziaływaniu, będzie działał jak niezrównoważone obciążenie generatora, powodując ujemną sekwencję prądu w stojanie, a w konsekwencji nagrzewanie się wirnika.

Według badań przeprowadzonych przez korporację Metatech, burza o sile porównywalnej z tą z 1921 roku zniszczyłaby ponad 300 transformatorów i pozostawiłaby ponad 130 milionów ludzi bez prądu w Stanach Zjednoczonych, kosztując kilka bilionów dolarów. Zakres zakłóceń jest przedmiotem dyskusji, przy czym niektóre zeznania kongresowe wskazują na potencjalnie nieokreślone przerwy w dostawie prądu do czasu, gdy transformatory będą mogły zostać wymienione lub naprawione. Przewidywaniom tym zaprzecza raport North American Electric Reliability Corporation, który stwierdza, że burza geomagnetyczna spowodowałaby tymczasową niestabilność sieci, ale nie doprowadziłaby do powszechnego zniszczenia transformatorów wysokiego napięcia. Raport wskazuje, że szeroko cytowane załamanie sieci w Quebecu nie zostało spowodowane przez przegrzewające się transformatory, ale przez niemal jednoczesne zadziałanie siedmiu przekaźników.

Poza tym, że transformatory są podatne na skutki burzy geomagnetycznej, firmy energetyczne mogą być również pośrednio dotknięte przez burzę geomagnetyczną. Na przykład, dostawcy usług internetowych mogą przestać działać podczas burzy geomagnetycznej (i/lub pozostać nieoperacyjni długo po niej). Przedsiębiorstwa energetyczne mogą mieć sprzęt wymagający działającego połączenia internetowego do funkcjonowania, więc w okresie dostawca usług internetowych jest w dół, energii elektrycznej zbyt może nie być distributed.

Otrzymując geomagnetyczne alerty burzowe i ostrzeżenia (np. przez Space Weather Prediction Center; za pośrednictwem satelitów pogody kosmicznej jak SOHO lub ACE), przedsiębiorstwa energetyczne mogą zminimalizować szkody w urządzeniach do przesyłania energii, przez chwilowe odłączenie transformatorów lub wywołując tymczasowe przerwy w dostawie prądu. Istnieją również środki zapobiegawcze, w tym zapobieganie napływowi GIC do sieci poprzez połączenie neutralne z ziemią.

KomunikacjaEdit

Systemy komunikacyjne wysokiej częstotliwości (3-30 MHz) wykorzystują jonosferę do odbijania sygnałów radiowych na duże odległości. Burze jonosferyczne mogą wpływać na komunikację radiową na wszystkich szerokościach geograficznych. Niektóre częstotliwości są pochłaniane, a inne odbijane, co prowadzi do gwałtownych wahań sygnałów i nieoczekiwanych ścieżek propagacji. Aktywność słoneczna w niewielkim stopniu wpływa na stacje telewizyjne i komercyjne, ale często zakłóca łączność radiową w paśmie ziemia-powietrze, statek-brzeg, krótkofalarstwo i radio amatorskie (głównie pasma poniżej 30 MHz). Operatorzy radiowi korzystający z pasm HF polegają na alertach słonecznych i geomagnetycznych, aby utrzymać swoje obwody komunikacyjne w gotowości do pracy.

Wojskowe systemy wykrywania lub wczesnego ostrzegania działające w zakresie wysokich częstotliwości są również dotknięte aktywnością słoneczną. Over-the-horizon radar odbija sygnały z jonosfery do monitorowania uruchomienia samolotów i pocisków z dużych odległości. Podczas burz geomagnetycznych system ten może być poważnie utrudniony przez zakłócenia radiowe. Również niektóre systemy wykrywania okrętów podwodnych wykorzystują sygnatury magnetyczne okrętów podwodnych jako jeden z parametrów wejściowych do swoich schematów lokalizacyjnych. Burze geomagnetyczne mogą maskować i zniekształcać te sygnały.

Federalna Administracja Lotnictwa rutynowo otrzymuje alerty o słonecznych wybuchach radiowych, dzięki czemu może rozpoznać problemy komunikacyjne i uniknąć niepotrzebnych konserwacji. Kiedy samolot i stacja naziemna są ustawione w jednej linii ze Słońcem, na częstotliwościach radiowych kontroli lotów może wystąpić wysoki poziom hałasu. Może się to również zdarzyć w komunikacji satelitarnej UHF i SHF, gdy stacja naziemna, satelita i Słońce są w jednej linii. W celu uniknięcia niepotrzebnych konserwacji systemów komunikacji satelitarnej na pokładzie samolotu AirSatOne zapewnia transmisję na żywo dla zdarzeń geofizycznych z Centrum Prognozowania Pogody Kosmicznej NOAA. Kanał na żywo AirSatOne pozwala użytkownikom na oglądanie obserwowanych i przewidywanych burz kosmicznych. Alerty geofizyczne są ważne dla załóg lotniczych i personelu obsługi technicznej, aby określić, czy jakakolwiek nadchodząca aktywność lub historia ma lub będzie miała wpływ na komunikację satelitarną, nawigację GPS i HF Communications.

Linie telegraficzne w przeszłości były dotknięte burzami geomagnetycznymi. Telegrafy wykorzystywały pojedynczy długi przewód do przesyłania danych, rozciągający się na wiele mil, wykorzystujący ziemię jako przewód powrotny i zasilany prądem stałym z baterii; to czyniło je (wraz z liniami energetycznymi wspomnianymi poniżej) podatnymi na wpływ fluktuacji spowodowanych przez prąd pierścieniowy. Napięcie/prąd indukowany przez burzę geomagnetyczną mógł osłabiać sygnał, gdy był odejmowany od polaryzacji baterii, lub powodować zbyt silne i fałszywe sygnały, gdy był do niej dodawany; niektórzy operatorzy nauczyli się odłączać baterię i polegać na indukowanym prądzie jako źródle zasilania. W skrajnych przypadkach prąd indukowany był tak duży, że cewki po stronie odbiorczej stawały w płomieniach, a operatorzy doznawali porażenia prądem. Burze geomagnetyczne wpływają również na dalekosiężne linie telefoniczne, w tym kable podmorskie, chyba że są to kable światłowodowe.

Uszkodzenia satelitów komunikacyjnych mogą zakłócać naziemne łącza telefoniczne, telewizyjne, radiowe i internetowe. Narodowa Akademia Nauk przedstawiła w 2008 roku raport na temat możliwych scenariuszy powszechnych zakłóceń podczas maksimum słonecznego w latach 2012-2013.

Systemy nawigacyjneEdit

Globalny System Nawigacji Satelitarnej (GNSS) oraz inne systemy nawigacyjne, takie jak LORAN i nieistniejący już OMEGA, odczuwają negatywne skutki, gdy aktywność słoneczna zakłóca propagację ich sygnału. System OMEGA składał się z ośmiu nadajników rozmieszczonych na całym świecie. Samoloty i statki wykorzystywały sygnały o bardzo niskiej częstotliwości z tych nadajników do określania swoich pozycji. Podczas zjawisk słonecznych i burz geomagnetycznych, system przekazywał nawigatorom informacje niedokładne nawet o kilka mil. Gdyby nawigatorzy zostali ostrzeżeni, że zdarzenie protonowe lub burza geomagnetyczna jest w toku, mogliby przełączyć się na system zapasowy.

SygnałyGNSS są dotknięte, gdy aktywność słoneczna powoduje nagłe zmiany w gęstości jonosfery, powodując sygnały satelitarne do scyntylacji (jak migocząca gwiazda). Scyntylacja sygnałów satelitarnych podczas zaburzeń jonosfery jest badana w HAARP podczas eksperymentów modyfikacji jonosfery. Został on również zbadany w Jicamarca Radio Observatory.

Jedną z technologii stosowanych w celu umożliwienia odbiornikom GPS, aby kontynuować pracę w obecności niektórych sygnałów mylących jest Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM). Jednak RAIM opiera się na założeniu, że większość konstelacji GPS działa prawidłowo, a więc jest to znacznie mniej przydatne, gdy cała konstelacja jest zakłócony przez globalne wpływy, takie jak burze geomagnetyczne. Nawet jeśli RAIM wykryje utratę integralności w takich przypadkach, może nie być w stanie dostarczyć użytecznego, niezawodnego sygnału.

Uszkodzenia sprzętu satelitarnegoEdit

Burze geomagnetyczne i zwiększona emisja ultrafioletu słonecznego podgrzewają górną atmosferę Ziemi, powodując jej rozszerzanie. Ogrzane powietrze wznosi się, a gęstość na orbicie satelitów do około 1000 km (621 mi) znacznie wzrasta. Powoduje to zwiększenie oporu, powodując, że satelity zwalniają i zmieniają orbitę nieznacznie. Satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej, które nie są wielokrotnie podnoszone na wyższe orbity, powoli spadają i ostatecznie spalają się.

Zniszczenie Skylabu w 1979 r. jest przykładem statku kosmicznego, który przedwcześnie wszedł w atmosferę Ziemi w wyniku wyższej niż oczekiwana aktywności słonecznej. Podczas wielkiej burzy geomagnetycznej w marcu 1989 roku, cztery satelity nawigacyjne Marynarki Wojennej musiały zostać wyłączone z użytku na okres do tygodnia, U.S. Space Command musiało umieścić nowe elementy orbitalne dla ponad 1000 obiektów, a satelita Solar Maximum Mission wypadł z orbity w grudniu tego samego roku.

Wrażliwość satelitów zależy również od ich położenia. Anomalia Południowoatlantycka jest niebezpiecznym miejscem dla satelity, przez które może on przejść.

Jako że technologia pozwoliła na zmniejszenie rozmiarów elementów statków kosmicznych, ich zminiaturyzowane systemy stały się coraz bardziej podatne na bardziej energetyczne cząstki słoneczne. Cząstki te mogą fizycznie uszkodzić mikrochipy i mogą zmienić komendy oprogramowania w komputerach satelitarnych.

Kolejnym problemem dla operatorów satelitów jest ładowanie różnicowe. Podczas burz geomagnetycznych, liczba i energia elektronów i jonów wzrasta. Kiedy satelita podróżuje przez to naładowane energią środowisko, naładowane cząstki uderzające w statek kosmiczny różnie ładują jego części. Wyładowania mogą się łukować w poprzek komponentów statku kosmicznego, uszkadzając je i ewentualnie unieruchamiając.

Ładowanie zbiorcze (zwane również ładowaniem głębokim) występuje wtedy, gdy cząstki energetyczne, głównie elektrony, przenikają przez zewnętrzne pokrycie satelity i osadzają swój ładunek w jego wewnętrznych częściach. Jeśli wystarczający ładunek gromadzi się w jednym komponencie, może próbować zneutralizować przez rozładowanie do innych komponentów. Takie wyładowanie jest potencjalnie niebezpieczne dla systemów elektronicznych satelity.

GeofizykaEdit

Ziemskie pole magnetyczne jest wykorzystywane przez geofizyków do określania podziemnych struktur skalnych. W większości przypadków geodeci ci poszukują złóż ropy, gazu lub minerałów. Mogą to osiągnąć tylko wtedy, gdy pole Ziemi jest spokojne, co pozwala na wykrycie prawdziwych sygnatur magnetycznych. Inni geofizycy wolą pracować podczas burz geomagnetycznych, kiedy silne wahania normalnych podpowierzchniowych prądów elektrycznych Ziemi pozwalają im wyczuć podpowierzchniowe struktury ropy naftowej lub minerałów. Technika ta nazywana jest magnetotellurią. Z tych powodów wielu geodetów wykorzystuje alerty i prognozy geomagnetyczne do planowania swoich działań związanych z mapowaniem.

RurociągiEdit

Szybko zmieniające się pola geomagnetyczne mogą wytwarzać prądy indukowane geomagnetycznie w rurociągach. Może to powodować wiele problemów dla inżynierów rurociągów. Przepływomierze rurociągów mogą przekazywać błędne informacje o przepływie, a szybkość korozji rurociągu może być dramatycznie zwiększona.

Zagrożenia radiacyjne dla ludziEdit

Ziemska atmosfera i magnetosfera umożliwiają odpowiednią ochronę na poziomie gruntu, ale astronauci są narażeni na potencjalnie śmiertelne zatrucie promieniowaniem. Przenikanie wysokoenergetycznych cząstek do żywych komórek może powodować uszkodzenia chromosomów, raka i inne problemy zdrowotne. Duże dawki mogą być natychmiastowo śmiertelne. Szczególnie niebezpieczne są protony słoneczne o energiach większych niż 30 MeV.

Zdarzenia z udziałem protonów słonecznych mogą również powodować podwyższone promieniowanie na pokładzie samolotów lecących na dużych wysokościach. Chociaż ryzyko to jest niewielkie, załogi samolotów mogą być narażone na promieniowanie wielokrotnie, a monitorowanie zdarzeń związanych z protonami słonecznymi przez oprzyrządowanie satelitarne pozwala na monitorowanie i ocenę narażenia, a w końcu dostosowanie tras lotów i wysokości w celu obniżenia pochłoniętej dawki.

Wpływ na zwierzętaEdit

Naukowcy wciąż badają, czy ma to wpływ na zwierzęta, niektórzy sugerują, że burze słoneczne skłaniają wieloryby do plażowania. Niektórzy spekulują, że migrujące zwierzęta, które używają magnetorecepcji do nawigacji, takie jak ptaki i pszczoły miodne, również mogą być dotknięte.