Podzemna električna mreža otkriva opasnost od solarnih oluja

Solarna oluja pogodila je Kvebek 1989. i ostavila ovu kanadsku provinciju bez struje na 9 sati. Posledice bi bile još strašnije da ovakva solarna oluja danas pogodi istočni deo Sjedinjenih država, piše Phys.org. Naučnici su zato razvili nove alate za otkrivanje ovih oluja pre nego što udare, mapirajući skrivenu električnu strukturu ispod zemlje i utvrđujući kako samo tlo može uticati na udar na električnu mrežu.

Nakon 18 godina rada i merenja na više od 1.800 lokacija širom zemlje, USMTArray završio je prvo sveobuhvatno istraživanje električnih svojstava kontinenta. U novoj studiji, naučnici iz Centra za astrofiziku Harvarda i Smitsonijana predstavljaju trodimenzionalnu mapu koja prati kako električne struje teku kroz podzemne stene, fluide i drevne geološke formacije, otkrivajući skrivene puteve i strukture koje oblikuju Severnu Ameriku odozdo.

Preporučujemo

USMTArray beleži prirodne promene u električnim i magnetnim poljima Zemlje na samoj površini. Budući da mineralni sastav, fluidi i temperature utiču na to kako se elektricitet kreće pod zemljom, ova merenja omogućavaju naučnicima da zavire ispod površine: od plitkih slojeva sedimenta do dubokih, drevnih korena koji drže severnoamerički kontinent više od milijardu godina.

- Magnetotelurski podaci, koji mere prirodne varijacije električnog i magnetnog polja na površini Zemlje kako bi mapirali podzemni električni otpor, veoma snažno reaguju na stvari kao što su fluidi i rastopi - rekla je Ana Kelbert, naučnica na projektu o Zemlji i vodeća autorka novog rada objavljenog u Reviews of Geophysics.

Kelbertova je dodala da USMTArray takođe pruža 3D sliku električnog otpora od Zemljine površine do njenog omotača.

- To nam daje fundamentalno drugačiji prozor u unutrašnjost Zemlje u poređenju sa seizmičkim podacima – dodala je ona.

Ova otkrića imaju važne posledice u svetu. Kada nastupe geomagnetne oluje, energija sa Sunca može pokrenuti električne struje koje putuju kroz tlo i ulaze u naše dalekovode. Nestanak struje u Kvebeku 1989. godine služi kao živopisan podsetnik: tokom tog događaja, geoelektrična polja izazvana olujom preopteretila su električnu mrežu kompanije Hydro-Québec, ostavljajući milione ljudi bez struje.

Prema rečima Kelbertove i njenog tima, tokom te iste oluje, amplitude geoelektričnog polja na jednoj lokaciji u Mejnu dostigle su 22,79 volti po kilometru. Pri toj snazi, samo tlo je provodilo elektricitet na nivoima koji daleko prevazilaze ono za šta je energetska infrastruktura projektovana. Ovo predstavlja ozbiljan rizik za električne mreže, koje su dizajnirane da nose naizmeničnu struju, a ne jednosmernu.

- Verujem da se sve iznad 1 V/km smatra pretnjom za industriju električnih mreža - rekla je Kelbertova. - Kod vrednosti od oko 20 V/km, ako bi geoelektrično polje te amplitude bilo usmereno duž tipičnog dalekovoda od 200 km u Mejnu, suočili bismo se sa naponima od 4.000 V, što bi pokrenulo snažnu kvazi-jednosmernu struju kroz tu liniju.

Ako snažan i dugotrajan nalet jednosmerne struje prođe kroz sistem, može preopteretiti transformatore, što dovodi do pregrevanja, pa čak i uništenja opreme čija je zamena skupa i dugotrajna. Masovni kvar poput onog iz 1989. godine, ali u većim razmerama, mogao bi rezultirati dugotrajnim prekidom snabdevanja koji bi pogodio veliki deo nacije.

Foto: JIRAROJ PRADITCHAROENKUL / Alamy / Alamy / Profimedia

USMTArray donosi novi nivo preciznosti u našu sposobnost da upozorimo na ove opasnosti, primetila je Kelbertova. Ranije su naučnici morali da se oslanjaju na pojednostavljene, jednodimenzionalne modele kretanja elektriciteta kroz tlo, ali stvarna geologija ispod Sjedinjenih Država je daleko složenija. Novi podaci otkrivaju da geoelektrične opasnosti mogu drastično varirati, čak i između lokacija koje su udaljene samo nekoliko kilometara, sa nivoima rizika koji se mogu razlikovati onoliko koliko i rizici na lokacijama udaljenim stotinama kilometara.

Danas se podaci sa USMTArray-a slivaju u mapu rizika u realnom vremenu, kojom upravljaju Nacionalna uprava za okeane i atmosferu (NOAA) i Geološki zavod SAD (USGS), a koja prati električna polja širom zemlje dok se oluje razvijaju. Ovo omogućava naučnicima i zvaničnicima da procene električni rizik na specifičnim lokacijama, pružajući mnogo jasniju i detaljniju sliku potencijalnih opasnosti nego ikada ranije.

Pokrenut 2006. godine, cilj projekta je stvaranje detaljne slike duboke strukture Severne Amerike. Dobijeni trodimenzionalni električni model prati putanje kopnenih masa koje su se nekada sudarale, mapira stabilna jezgra kontinenta koja opstaju milijardama godina i otkriva kako je Severna Amerika dobila svoj oblik. Za razliku od seizmičkih metoda, ova električna merenja mogu detektovati karakteristike kao što su drevne zone subdukcije (podvlačenja ploča), koje su geološki neaktivne, ali su obeležene provodljivim materijalima poput grafita i sulfidnih minerala, skrivenim duboko pod zemljom.

Pošto ova mapa otkriva i podzemne fluide i minerale koji su dobri provodnici struje, ona bi takođe mogla postati dragocen alat za pronalaženje važnih resursa, uključujući nalazišta minerala i podzemne izvore toplote.

- I dalje postoji jaz između poznavanja geoelektričnih polja u realnom vremenu i korišćenja tih informacija za donošenje pravovremenih operativnih odluka - rekla je Kelbert. - Predviđanje, a ne samo detekcija, sledeći je veliki izazov.

(Telegraf Nauka/Phys.org)