, , , . , , , .
Pada tahun 1859, ilmu fisika matahari benar-benar dimulai dengan wabah terbesar dalam sejarah manusia: peristiwa Carrington. Sebelumnya, banyak orang mengamati Matahari: mereka terlibat dalam penghitungan dan pelacakan bintik matahari, mengamati kecepatan diferensial rotasi Matahari, membangun hubungan potensial antara aktivitas matahari dan medan magnet bumi, dan mengamati aurora. Ketika astronom Richard Carrington dan Richard Hodgson melihat "suar putih" besar di Matahari pada tanggal 1 September 1859, menjadi jelas bahwa Bumi dan Matahari terhubung begitu kuat sehingga kita bahkan tidak dapat membayangkannya. Hanya 17 jam kemudian, Bumi dilanda badai geomagnetik terbesar yang pernah tercatat, dan laporan dunia tentang dampaknya melegenda. Mengetahui bahwa peristiwa ini terjadi secara teratur,apakah kita siap untuk hal yang tak terhindarkan? Inilah yang ingin diketahui Erich Ratkamp dengan mengajukan pertanyaan berikut:
“Pelontaran massal koronal, sebanding dengan peristiwa Carrington tahun 1859, dapat menghancurkan seluruh jaringan listrik AS ... Bisakah kita mengenali emisi semacam itu dan mengeluarkan peringatan tentangnya setidaknya 24 jam sebelumnya? Akankah ada cukup waktu untuk bertahan dalam peristiwa tingkat Carrington? Jika kejadian seperti itu terjadi besok, dapatkah kita menanganinya? "
Dalam hal bencana alam yang akan segera terjadi, hal terbaik yang dapat kita lakukan adalah bersiap menghadapinya. Inilah yang telah disiapkan matahari untuk kita.
Fragmen "cahaya pertama" dari teleskop surya Inoue, milik National Science Foundation. Ini menunjukkan sel panas berukuran Texas di permukaan Matahari pada resolusi yang lebih tinggi dari sebelumnya. Untuk pertama kalinya, objek dapat dilihat di antara sel dengan resolusi hanya 30 km, yang menjelaskan proses yang terjadi di dalam Matahari.
Matahari biasanya cukup tenang dan menghasilkan jumlah energi yang sama dengan akurasi 99,9%. Ia berputar pada porosnya dengan periode 25 hari di ekuator dan 33 hari di kutub, dan juga memancarkan aliran partikel yang konstan: angin matahari. Inti pusatnya mencapai suhu maksimum sekitar 15 juta K, tetapi tepi fotosfernya relatif dingin - sekitar 6000 K, dan dari sinilah energi yang kita terima berasal.
Selain itu, plasma tipis dan sangat panas dipisahkan dari fotosfer: korona matahari, yang suhunya ratusan ribu kelvin, dan hubungannya disediakan oleh medan magnet tak beraturan yang kacau dari matahari. Namun, terkadang bintik matahari muncul di Matahari, yang merupakan wilayah yang relatif sejuk di fotosfernya. Ada hubungan magnetis antara Matahari, korona, dan bahkan benda lain di tata surya, seperti Bumi. Suar matahari, pelepasan massa koronal, dan peristiwa rekoneksi magnetik lainnya yang terkait dengan berbagai proses dapat mengirimkan aliran partikel energi ke arah tertentu.
Suar matahari yang memicu pengeluaran materi ke tata surya dapat memicu peristiwa seperti pelepasan massa koronal. Meskipun biasanya membutuhkan waktu sekitar 3 hari untuk partikel tiba, emisi paling kuat dapat mencapai Bumi dalam waktu kurang dari 24 jam dan dapat merusak infrastruktur elektronik dan kelistrikan kita.
Dalam kondisi normal, kita dapat mengatakan hal berikut tentang fluks partikel tersebut:
- Mereka relatif lambat dan berdaya rendah, dibutuhkan sekitar 3 hari untuk mengatasi jarak dari Bumi ke Matahari
- Mereka cenderung terbang mengelilingi bumi karena mereka tersebar bebas di luar angkasa, dan peluang mereka untuk langsung masuk ke bumi sangat kecil;
- , . , ;
Penting untuk dicatat bahwa partikel itu sendiri tidak menimbulkan ancaman bagi organisme biologis di permukaan bumi (seperti kita sendiri). Tetapi ini tidak berarti bahwa kita kebal terhadap konsekuensi berbahaya dari proses ini.
Jika semuanya berjalan salah, hasilnya bisa mengerikan. Jika suar matahari mengarah ke pelepasan massa koronal, jika pelepasan ini berenergi tinggi, dan jika partikel bergegas langsung ke Bumi, dan (satu hal lagi) jika medan magnet bahan yang dikeluarkan dan medan magnet Bumi memiliki polaritas yang berlawanan, maka planet kita akan mengalami kerusakan maksimum: infrastruktur, elektronik, dan lainnya akan terpengaruh. Ini hampir pasti apa yang terjadi 162 tahun yang lalu ketika peristiwa Carrington yang terkenal itu terjadi.
Lengkungan koronal matahari, seperti yang diamati oleh satelit NASA Transition Region And Coronal Explorer (TRACE) pada tahun 2005, mengikuti lintasan medan magnet Matahari. Ketika loop ini "putus" dengan cara yang benar, mereka dapat menyebabkan pelepasan massa koronal yang berpotensi menghantam Bumi. Lontaran besar atau suar matahari dapat memicu bencana alam jenis baru: Armagedon dari suar.
Sekitar tengah hari pada tanggal 1 September 1859, Richard Carrington sedang melacak titik besar yang tidak beraturan di permukaan Matahari ketika tiba-tiba kilatan cahaya muncul di atasnya. Carrington mendeskripsikan flash sebagai sangat terang dan mencatat bahwa flash melayang ke kanan titik selama sekitar 5 menit. Kemudian, tiba-tiba seperti yang muncul, flashdisk itu benar-benar menghilang.
Sekitar 18 jam kemudian (3-4 kali lebih cepat dari semburan matahari normal), badai geomagnetik terbesar dalam sejarah manusia terjadi. Para penambang Amerika terbangun sambil berpikir bahwa hari sudah subuh. Di tempat-tempat di malam hari, aurora begitu terang sehingga Anda bisa membaca koran dalam cahayanya. Sebuah "tirai hijau" aurora dapat dilihat di banyak garis lintang khatulistiwa: dilaporkan oleh Kuba, Hawaii, Meksiko, dan Kolombia. Dan yang terburuk dari semuanya, sistem kelistrikan awal kita (seperti telegraf) terpapar arus induksi yang menyebabkan kerusakan, kebakaran, dan klik liar perangkat, bahkan ketika sistem itu sendiri benar-benar dimatikan.
, 14 2016 . – . .
Fisika di balik ini sederhana dan menakutkan ketika Anda memikirkannya. Partikel bermuatan yang dipancarkan oleh Matahari dan menghantam atmosfer bumi tidak berbahaya, karena atmosfer dapat memperlambatnya dengan sempurna. Tetapi jika sejumlah besar partikel seperti itu bergerak dengan kecepatan tinggi, mereka akan menciptakan medan magnetnya sendiri - seperti halnya dengan arus listrik apa pun. Jika medan magnet ini cukup kuat, mereka dapat secara signifikan mengubah medan magnet lokal di permukaan bumi. Jika Anda mengubah kekuatan dan / atau arah medan magnet yang melewati loop atau kumparan, perubahan medan magnet ini akan menghasilkan arus listrik.
Izinkan saya mengulangi ini lagi: jika medan magnet berubah dalam satu lingkaran atau kumparan, arus listrik yang diinduksi muncul. Umat manusia tahu tentang hukum ini jauh sebelum peristiwa Carrington: Faraday menemukannya pada tahun 1831 . Tetapi dunia telah banyak berubah sejak zaman Carrington, karena jaringan listrik, pembangkit listrik dan gardu induk, infrastruktur transportasi energi, dan bahkan elektronik konsumen, komersial dan industri penuh dengan loop dan kumparan. Kekuatan arus yang diinduksi, jika kita hari ini mengalami peristiwa seperti Carrington, akan sangat astronomis.
, . , , , . , , , .
Perkiraan potensi kerusakan (dengan asumsi tidak ada tindakan yang diambil untuk menguranginya) telah meningkat menjadi angka 11 digit di seluruh dunia. Sebagian besar jaringan listrik negara akan hancur total. Cara terbaik untuk mengurangi efek kilat semacam itu adalah dengan memperkuat landasan sehingga arus besar yang akan mengalir ke listrik, alih-alih langsung menuju Bumi. Namun, setiap kali perusahaan energi mencoba melakukan ini, zat konduktif yang digunakan untuk pembumian (seperti tembaga) dicuri karena nilai materialnya.
Akibatnya, kami memiliki pembangkit listrik dan gardu induk yang tidak memiliki grounding yang akan mengalami arus induksi yang sangat besar, yang biasanya menyebabkan kebakaran dengan konsekuensi kerusakan yang signifikan dan kehancuran infrastruktur. Kita tidak hanya berbicara tentang bencana multi-triliun dolar (diperkirakan $ 2,6 triliun kerusakan di Amerika Serikat saja ), kita berbicara tentang sejumlah besar listrik yang dibiarkan tanpa listrik untuk jangka waktu yang lama (berpotensi bertahun-tahun). Mengingat apa yang terjadi di Texas baru-baru ini(ketika suhu beku menyebabkan banyak daerah tanpa listrik), terdapat risiko korban yang sangat tinggi - banyak orang membutuhkan listrik untuk menjaganya tetap hidup.
Suar matahari kelas X di permukaan Matahari pada tahun 2012: peristiwa yang kecerahan dan produksi energi keseluruhannya masih jauh lebih lemah daripada peristiwa Carrington tahun 1859, tetapi masih dapat menyebabkan bencana badai geomagnetik jika disertai massa koronal ejeksi, medan magnet yang memiliki polaritas yang benar (atau salah, tergantung pada sudut pandang Anda).
Peristiwa Carrington bukanlah ejeksi besar-besaran yang terjadi setiap beberapa juta tahun. Banyak semburan matahari menghantam bumi, beberapa di antaranya menyebabkan kerusakan lokal pada jaringan listrik. Serangkaian badai matahari pada tahun 1972 menyebabkan gangguan luas pada jaringan listrik dan telekomunikasi, kegagalan fungsi satelit, dan bahkan menyebabkan ledakan ranjau laut yang tidak disengaja di Vietnam. Badai geomagnetik pada tahun 1989 menyebabkan sistem transmisi daya Quebec mati total. Dan badai matahari tahun 2005 mematikan jaringan GPS. Peristiwa ini mungkin sangat menghancurkan, tetapi itu hanyalah bidikan peringatan dibandingkan dengan apa yang alam sediakan bagi kita.
Pada tahun 2012, Matahari akhirnya (untuk pertama kalinya sejak kami mengembangkan instrumen yang mampu memantaunya secara memadai) memancarkan suar matahari yang mungkin sekuat yang menyebabkan peristiwa Carrington tahun 1859. Itu terjadi pada tanggal 23 Juli , dan itulah yang menyelamatkan kami. Wabah terjadi di bidang yang sama dengan orbit Bumi, tetapi kami saling meleset selama sembilan hari. Seperti peristiwa Carrington, partikel menempuh jarak ke Bumi dari Matahari hanya dalam 17 jam. Jika Bumi sedang dalam perjalanannya, kerusakan global yang ditimbulkan bisa melebihi angka $ 10 triliun, belum lagi hilangnya nyawa yang tak terukur.
Sinar matahari yang bersinar melalui kubah terbuka teleskop Daniel K. Inoue Solar Telescope (DKIST) menghantam cermin utama dan menyebabkan foton tanpa informasi berguna memantul darinya, sementara informasi yang berguna dikirim ke instrumen yang dipasang di tempat lain di teleskop.
Namun, kebanyakan dari kita tidak memperlakukan badai matahari dengan cara yang sama seperti badai, tornado, gempa bumi, tsunami, atau letusan gunung berapi. Sementara di dunia yang bergantung pada elektronik saat ini, kita harus memikirkan fenomena ini dalam istilah kesiapsiagaan bencana. Dengan kedatangan teleskop surya Daniel K. Inoue (tahun lalu) , kita akhirnya siap untuk disiagakan ketika badai geomagnetik dengan proporsi bencana mengancam kita.
Teleskop surya ini bekerja seperti magnetometer yang mengukur kinerja Matahari. Ia mampu mengukur medan magnet Matahari dan korona matahari, yang memungkinkan kita mengetahui apakah pelepasan massa koronal yang diarahkan ke Bumi memiliki medan magnet yang berlawanan dengan bidang planet kita saat ini. Jika kami mendeteksi pencilan, kami dapat mengambil tindakan mitigasi skala besar, termasuk:
- Pemutusan oleh perusahaan listrik dari jaringan mereka - untuk melakukan semuanya dengan benar dan bertanggung jawab, dibutuhkan sekitar 24 jam untuk pemadaman bertahap
- Pemutusan sambungan dan (jika mungkin) pembumian stasiun dan gardu induk sehingga arus yang diinduksi kuat tidak menembus ke dalam rumah, bisnis dan bangunan industri dan tidak menyebabkan kebakaran
- Publikasi pedoman untuk penghuni rumah, yang akan berbicara tentang cara menangani situasi seperti itu dengan aman: matikan semua peralatan rumah tangga dan elektronik, lepaskan kabel dan sistem tertentu, dll.
Ketika ejeksi massa koronal tampak menyebar ke segala arah secara relatif sama dari sudut pandang kita (fenomena ini juga dikenal sebagai ejeksi massa annular), ini adalah tanda bahwa kemungkinan besar ia menuju langsung ke planet kita. Kilatan kilat yang diarahkan ke samping lebih mungkin terbang melewati planet kita, yang seharusnya kita semua harapkan.
Suar matahari tercepat yang pernah merambat dari Matahari ke Bumi mencapai kita hanya dalam 14,6 jam, yang berarti idealnya kita ingin waktu reaksi kita menyisakan ruang untuk bermanuver. Namun, bahaya terbesar terletak pada ketidaksiapan sama sekali, dan kita sangat dekat dengan itu. Kami memiliki dasar infrastruktur yang diperlukan untuk mendeteksi dan mengukur peristiwa ini - tidak hanya teleskop Inoue, tetapi juga Parker Solar Probe, serta satelit kami untuk memantau Matahari yang terletak di titik L1 Lagrange ke luar angkasa, tetapi ini bukan cukup ...
Dalam kasus terburuk, wabah akan terjadi selama cuaca dingin yang akan mempengaruhi belahan bumi utara di musim dingin. Ini akan memutus aliran listrik di sebagian besar negara maju, menyebabkan miliaran orang tanpa pemanas dan listrik. Penyimpanan dan distribusi makanan dan air dapat terganggu, membuat miliaran orang bertahan hidup sendiri. Sistem satelit kami mungkin juga dinonaktifkan . Sistem apa pun yang mengandalkan manuver penghindaran tabrakan terkomputerisasi dapat memicu reaksi berantai tabrakan dengan satelit di orbit rendah Bumi. Jika kita gagal mempersiapkannya, satu peristiwa dapat membuat kita mundur sebagai peradaban beberapa dekade yang lalu.
, , ~10 /. , , .
Jadi apa yang harus kita lakukan untuk bersiap-siap? Pertama, Anda perlu melakukan deteksi dini menggunakan pengamatan Bumi dan ruang angkasa dari Matahari dan partikel yang bergerak dari Matahari ke Bumi. Idealnya, ini membutuhkan jaringan observatorium heliofisika di Bumi, di titik L1 Lagrange di angkasa dan di dekat Matahari itu sendiri. Kami harus menyiapkan jaringan listrik untuk pemadaman dan pemadaman total, yang membutuhkan waktu kurang dari ~ 14 jam untuk menyelesaikannya, serta memperkuat landasan di stasiun dan gardu induk. Kita harus membuat orbit wajib "aman" untuk satelit sehingga kegagalan elektronik tidak menjadi bencana, dan kita harus mengembangkan rencana darurat untuk warga jika terjadi kilatan kilat tingkat Carrington menuju Bumi.
Bahkan ancamannya semakin dekat, permulaannya hanya tinggal menunggu waktu saja. Jika kita tidak melakukan apa pun untuk mempersiapkan ledakan besar-besaran, kerusakan infrastruktur triliunan dolar dan sangat mungkin sejumlah besar kematian dapat diperkirakan. Tetapi jika kita dapat mempersiapkan jaringan listrik, sistem distribusi, dan kemanusiaan kita untuk hal yang tak terelakkan, kita benar-benar dapat bertahan secara efektif bahkan dalam peristiwa tingkat Carrington. Kita hanya perlu berusaha dan berinvestasi dalam pencegahan. Jika tidak, kami akan membayar mahal - selama bertahun-tahun atau dekade.
- Sistem kontrol serial pertama Rusia untuk mesin bahan bakar ganda dengan pemisahan fungsi pengontrol
- Ada lebih banyak baris kode di mobil modern daripada ...
- Kursus Online Gratis di Otomotif, Dirgantara, Robotika dan Teknik (50+)
- McKinsey: automotive
