Спровоцировать трансформатор

Всемирная паутина наполнена различными сценариями апокалипсисов. Один из предлагаемых вариантов – выход из строя объектов большой энергетики из-за взрывных процессов на Cолнце. За ответами, зависит ли электроэнергетика от настроения небесного светила, «Сибирский энергетик» обратился к заместителю директора Института солнечно-земной физики профессору Александру Алтынцеву. Первым делом учёный успокоил: только самые мощные и редкие процессы на Солнце влияют на объекты электроэнергетики. В большей опасности находятся космические аппараты.

– Вспышка на солнце – это по сути взрыв, во время которого за несколько минут энергия магнитного поля передаётся частицам плазмы в атмосфере Солнца, – рассказал Александр Тимофеевич. – Потоки плазмы достигают Земли и на своём пути воздействуют, например, на космические аппараты сильным электромагнитным излучением. Оно опасно для людей, в этот момент находящихся в космическом корабле.

Излучения солнечных вспышек могут вызвать сбои в работе электроники космических аппаратов, которые летают около земной орбиты. Энергии потоков частиц настолько велики, что могут повредить микрочипы приборов, вызвать ложные команды и даже погубить космический аппарат. Учёный добавил, что из-за сильного рентгеновского облучения полёты на Марс, вне защиты земным магнитным полем, связаны с большим риском для здоровья. Даже при спокойном Солнце во время такого полёта доза облучения в тысячу раз превысит допустимую, а если произойдёт мощная вспышка на звезде, то доза облучения вырастет ещё на порядок. Усиление защиты космонавтов экранами из тяжёлых металлов, например из свинца, слишком уменьшит полезную нагрузку.

На наземные объекты электроэнергетики вспышки на Солнце так прямо не влияют, отметил Александр Алтынцев. Зато на большую энергетику могут воздействовать электрические поля, индуцированные в магнитных оболочках Земли потоками налетающих облаков плазмы, ускоренных во время вспышек. 

– Этот поток может развить скорость до 1200 км/с. Когда облако плазмы через сутки-двое после вспышки достигает магнитного поля Земли, оно сминает защитную оболочку нашей планеты. Во время таких возмущений магнитного поля, которые мы называем магнитными бурями, индуцируются электрические поля с напряжённостью до вольта на один километр на уровне земли. В магнитосфере и ионосфере напряжённость электрического поля ещё выше, частицы ускоряются до десятков кэВ, и мы видим северные сияния, – разъяснил учёный. – Важно, что индуцированные магнитной бурей электрические токи меняются гораздо медленнее, чем наш переменный ток. Наши трансформаторы рассчитаны на переменный ток с частотой 50 Гц, и их индуктивное сопротивление практически равно нулю для токов, индуцированных магнитной бурей. Это может приводить к большим токам в трансформаторах, и трансформаторы просто не выдержат, сгорят, – отметил Александр Тимофеевич.

Читать газеты при свете солнечной вспышки

Самая большая и знаменитая солнечная вспышка произошла в 1859 году. Так называемая Кэррингтоновская вспышка – мощнейшая геомагнитная буря за всю историю наблюдения активности Солнца. С 28 августа по 

2 сентября 1859 года астрономы наблюдали на светиле многочисленные пятна и вспышки. 1 сентября британский учёный Ричард Кэррингтон зафиксировал мощный выброс корональной массы, который устремился к Земле. Примечательно, что поток частиц достиг планеты не через несколько суток, а всего за 18 часов. 

– Тогда даже можно было читать ночью газеты. Полярные сияния были на всей территории Штатов, Европы, даже наблюдались над Карибами. В то время не было длинных линий электропередачи, зато были телеграфные – сгорели почти все средства передачи данных, – рассказал Александр Алтынцев. 

Вспышку на Солнце можно было увидеть невооружённым глазом, настолько активные процессы происходили на небесном светиле, добавил учёный. Следующая мощная вспышка, которая повлияла на размеренную жизнь человечества, произошла в марте 1940 года. Тогда геомагнитная буря нарушила планы энергетиков в Америке. На нескольких электрических подстанциях северо-востока США вышли из строя дорогостоящие силовые трансформаторы. В этот же период из-за активных процессов на Солнце прекратилась подача электроэнергии в четырёх штатах, в том числе в Нью-Йорке. 

Александр Тимофеевич добавил, что с защищённостью от Солнца США и Канаде «повезло меньше всего». Наименее защищены области Земли около магнитных полюсов. Дело в том, что географические и магнитные полюса не совпадают, северный магнитный полюс смещён в сторону Канады. В 1989 году в результате мощной геомагнитной бури в высоковольтных линиях электропередачи провинций Канады и Америки возникли индукционные токи. Системы электроэнергетики двух стран почти на сутки полностью вышли из строя. «Трансформаторы массово начали гореть, пошли веерные отключения. Было большое бедствие: больницы без электроэнергии, люди, застрявшие в лифтах, – это лишь самая верхушка неприятностей», – рассказал иркутский учёный. 

Почти 6 млн. жителей остались без электроэнергии, на протяжённых линиях других систем тоже были сбои в работе. Так, срабатывали защитные реле, падало напряжение. В службу охраны почв США от автоматических датчиков поступали странные сигналы. По сводным данным выходило, что в горах одновременно наблюдалось таяние снега, сход снежных лавин, заморозки на почве и наводнения. Даже автоматические двери, настроенные на определённую частоту, самопроизвольно открывались и закрывались.

 «Мы к этому не готовы»

С памятного 1989 года больше Солнце не преподносило землянам подобных неприятных сюрпризов. По словам Александра Алтынцева, мощные взрывы на звезде могут быть с характерным перерывом в 30–50 лет. 

– Более уверенно ожидать сильные вспышки стоит около максимума солнечного цикла, который длится 22 года. Недавно мы прошли максимум 24-го цикла, он был не особо мощным. Предсказывать мощность вспышек мы пока не умеем. Но мы можем увидеть взрыв, контролировать выброс, предупредить соответствующие службы, а они уже должны оперативно отреагировать, – добавил учёный. 

Служба Солнца активно развивается за рубежом, в России пока не готовы на это тратить миллионы. Так, рассказал профессор Алтынцев, у США есть программа космической погоды. Мониторингом солнечной и геомагнитной активности занимаются Вооружённые силы, которые размещают необходимые приборы на своих военных базах по всему миру. С 1975 года Космическое агентство США поддерживает группировку космических аппаратов, следящих за процессами на Солнце непрерывно. 

– Это позволяет американцам вести наблюдения за Солнцем круглосуточно. У российских же учёных нет возможности наблюдать, что происходит на Солнце, пока в стране ночь. Остаётся довольствоваться Интернетом, онлайн-трансляцией коллег. Пока мы поневоле используем данные, которые нам предоставляют западные исследователи. Поэтому сложно говорить, что объекты энергетики в полной бе-зопасности, что у нас будет достаточно времени, чтобы среагировать на неординарное поведение светила, – добавил наш собеседник.

По расчётам учёных, именно электроэнергетика понесёт самые большие убытки в случае мощного взрыва на Солнце. Может пострадать и нефтяная промышленность: вдоль всех нефтепроводов тянется слаботочная линия. В случае экстремально мощной геомагнитной бури нефтепроводы тоже останутся без присмотра. 

– За контроль над активностью Солнца отвечает не Академия наук, а Росгидромет. Есть небольшая служба конт-роля у Центра управления космическими полётами. В России не слишком серьёзно относятся к «солнечному вопросу». Все уповают на Интернет, – отметил Александр Алтынцев. 

Он добавил, что в некотором смысле нашей стране «повезло». На севере России, где влияние вспышек на Солнце и магнитных бурь наиболее опасно, инфраструктура пока слабо развита. Но к вспышке, подобной той, что произошла в 1989 году, мы можем оказаться просто не готовы.

Биографическая справка

Александр Тимофеевич Алтынцев, профессор, доктор физико-математических наук, заместитель директора Института солнечно-земной физики.

Родился 18 июля 1946 года в Хабаровском крае. В 1969 году окончил физический факультет Новосибирского государственного университета по специальности «физика плазмы». 

После окончания аспирантуры в 1971 году поступил на работу в Институт солнечно-земной физики. Здесь прошёл этапы карьерной лестницы от инженера до заведующего отделом радиоастрофизики. 

Сейчас по поручению дирекции института координирует работу по повышению качества подготовки и обучения аспирантов, молодых научных сотрудников и инженеров. Кроме того, курирует работу совета молодых учёных института, руководит работами по компьютеризации и информатизации института.