什麼是磁層以及強磁暴對技術的影響
我們的地球是 磁鐵 ——這是眾所周知的。磁力線離開南磁極區域，進入北磁極區域。回想一下地球的磁極和地理極點略有不同——在北半球，磁極向加拿大移動了大約 13°。
地球磁場的一組力線稱為 磁層…地球的磁層關於地球的磁軸不對稱。
在太陽的一側它被吸引，在另一側它被拉長。磁層的這種形狀反映了太陽風對其的持續影響。從太陽飛來的帶電粒子似乎“擠壓”了力線 磁場, 將它們壓在白天的一側並拉動它們在夜晚的一側。
只要太陽的局勢平靜，這整個畫面就會保持相當穩定。但後來有了陽光。太陽風發生了變化——其組成粒子的流量變得更大，它們的能量也更大。磁層的壓力開始迅速增加，白天一側的力線開始向地球表面靠攏，而夜晚一側的力線則更強烈地被拉入磁層的“尾巴”。這是 磁暴（地磁暴）.
在太陽耀斑期間，太陽表面會發生大量熱等離子體爆炸。在噴發期間，會釋放出一股強大的粒子流，這些粒子流從太陽高速移動到地球並擾亂地球的磁場。
太陽風
力線的“壓縮”意味著它們的兩極在地球表面上的移動，這意味著—— 地球上任何一點的磁場強度變化……而太陽風的壓力越大，場線的壓縮就越顯著，相應地，場強的變化也就越強。磁暴越強。
同時，越靠近磁極區，與表面相交的外磁力線就越多。他們只是經歷了擾動的太陽風的最大影響並且反應（位移）最多。這意味著磁擾動的表現應該在地磁極（即高緯度地區）最大，而在地磁赤道最小。
磁北極從 1831 年到 2007 年的移動。
對於生活在地球表面的我們來說，高緯度地區磁場的描述還有什麼變化？
在磁暴期間，可能會發生停電、無線電通信、移動運營商網絡和航天器控制系統中斷或衛星損壞。
1989 年加拿大魁北克的一場磁暴導致嚴重停電，包括變壓器起火（有關此事件的詳細信息，請參見下文）。 2012 年，一場強烈的磁暴中斷了與圍繞金星運行的歐洲金星快車的通信。
讓我們回憶一下 電流發生器的工作原理… 在靜止磁場中，導體（轉子）移動（旋轉）。結果，在研究人員 出現 EMF 它開始流動 電…如果電線靜止並且磁場移動（隨時間變化），也會發生同樣的情況。
在磁暴期間，磁場會發生變化，並且越靠近磁極（地磁緯度越高），這種變化越強。
這意味著我們有一個變化的磁場。好吧，地球表面任何長度的固定電線都不會佔用。有電力線、鐵軌、管道……總之，選擇餘地很大。並且在每個導體中，根據上述物理定律，由於地磁場的變化會產生電流。我們會打電話給他 感應地磁電流 (IGT).
感應電流的大小取決於許多條件。首先當然是從地磁場變化的速度和強度，也就是從磁暴的強弱來看。
但即使在同一場風暴中，不同的電線也會產生不同的影響。它們取決於電線的長度及其在地球表面的方向。
電線越長，它就越堅固 感應電流……還有，線的方向越靠近南北方向，它就越強。事實上，在這種情況下，其邊緣的磁場變化最大，因此EMF也最大。
當然，該電流的大小取決於其他幾個因素，包括電線下方土壤的電導率。如果這種電導率高，則 IHT 將變弱，因為大部分電流將通過地面。如果它很小，很可能會發生嚴重的 IHT。
在不深入研究該現象的物理學的情況下，我們只注意到 IHT 是磁暴在日常生活中造成麻煩的主要原因。
文獻中描述的由強磁暴和感應電流引起的緊急情況示例
1989 年 3 月 13 日至 14 日的磁暴和加拿大的緊急情況
磁學家使用多種方法（稱為磁指數）來描述地球磁場的狀態。不詳細介紹，我們只注意到有五個這樣的索引（最常見的）。
當然，它們中的每一個都有其優點和缺點，並且在描述某些情況時最方便和準確——例如，極光區的激動條件，或者相反，相對平靜條件下的全球圖景。
自然地，在每個指數的系統中，每個地磁現像都用特定的數字來表徵 - 指數本身在現象期間的值，這就是為什麼可以比較發生的地磁擾動的強度在不同的年份。
根據所有磁指數係統的計算，1989年3月13日至14日的磁暴是一次異常地磁事件。
據多站觀測，暴風雨期間，磁偏角（羅盤針偏離磁極方向）6天內的幅度達到10度以上。這是很多，考慮到對於許多地球物理儀器的操作來說，即使是半度的偏差也是不可接受的。
這場磁暴是一種非同尋常的地磁現象。然而，如果不是因為伴隨它的許多地區生活中的戲劇性事件，對它的興趣幾乎不會超過專家的一小部分。
1989 年 3 月 13 日世界標準時間 07:45，從詹姆斯灣（加拿大魁北克北部）到魁北克南部和美國北部各州的高壓輸電線路，以及 Hydro-Québec 網絡出現了強感應電流。
這些電流在系統上產生了 9,450 MW 的額外負載，這對於當時的 21,350 MW 有用負載來說太大了。系統崩潰，導致 600 萬居民斷電。系統恢復正常運行用了 9 個小時。當時美國北部的消費者收到的電力不到 1,325 兆瓦時。
3 月 13 日至 14 日，在其他電力系統的高壓線路上也觀察到了與感應地磁電流相關的不良影響：保護繼電器工作、電力變壓器故障、電壓下降、寄生電流被記錄下來。
3 月 13 日的最大感應電流值記錄在 Hydro-Ontario（80 A）和 Labrador-Hydro（150 A）系統中。您無需成為能源專家也能想像出現這種量級的雜散電流會對任何電力系統造成的損害。
所有這一切不僅影響了北美。在許多斯堪的納維亞國家也觀察到類似的現象。的確，由於歐洲北部比美國北部離地磁極遠，它們的影響要弱得多。
然而，在歐洲中部時間 08 點 24 分，瑞典中部和南部的 6 條 130 kV 線路記錄到同時發生電流感應電壓浪湧，但並未發生事故。
每個人都知道讓 600 萬居民斷電 9 個小時意味著什麼。僅此一項就足以引起專家和公眾對 3 月 13 日至 14 日磁暴的注意。但它的影響不僅限於能源系統。
此外，美國土壤保護局從位於山區的眾多自動傳感器接收信號，並監測土壤狀況、積雪等。每天以 41.5 MHz 的頻率收聽收音機。
3 月 13 日和 14 日（後來證明，由於其他來源的輻射疊加），這些信號性質奇特，要么根本無法破譯，要么表明存在雪崩、洪水、泥石流和同時地上結霜...
在美國和加拿大，曾出現過自發打開和關閉私人車庫門的案例，這些車庫門的鎖被調諧到特定頻率（“鑰匙”），但是由遠處傳來的信號的混亂重疊觸發的。
管道中感應電流的產生
眾所周知，管道在現代工業經濟中扮演著重要角色。數百和數千公里的金屬管道穿過不同的國家。但這些也是導體，它們中也會產生感應電流。當然，在這種情況下，它們不能燒壞變壓器或繼電器，但無疑會造成損壞。
事實上，為了防止電解腐蝕，所有管道都具有大約 850 mV 的負電位。每個系統中的該電位值保持恆定並受到控制，當該值降至 650 mV 時，認為開始發生嚴重的電解腐蝕。
根據加拿大石油公司的說法，1989 年 3 月 13 日，隨著磁暴的爆發，電位急劇上升並持續到 3 月 14 日。在這種情況下，許多小時的負電位幅度小於臨界值，有時甚至下降到100-200 mV。
早在 1958 年和 1972 年，在強磁暴期間，由於感應電流，跨大西洋電信電纜的運行發生了嚴重干擾。 1989年的風暴中一條新的電纜已經投入使用，其中信息通過光通道傳輸（見 - 光通信系統)，因此在信息傳輸過程中不存在違規行為。
然而，在電纜電力系統中記錄了三個大電壓尖峰（300、450 和 700 V），這與磁場的強烈變化在時間上重合。雖然這些尖峰並沒有導致系統發生故障，但它們足以對其正常運行構成嚴重威脅。
地球的地磁場正在發生變化和減弱。這是什麼意思？
地球磁場不僅沿著行星表面移動，而且還會改變其強度。在過去的 150 年裡，它已經減弱了大約 10%。研究人員發現，大約每 50 萬年一次，磁極的極性會發生變化——北極和南極交換位置。上一次發生這種情況大約是在一百萬年前。
我們的後代可能會目睹這種與極性反轉相關的混亂和可能的災難。如果在太陽磁極反轉時爆發，磁屏蔽將無法保護地球，全球將停電和導航系統中斷。
上述例子不禁讓人想一想，強磁暴對人類日常生活的影響有多麼嚴重和多方面。
以上所有都是空間天氣（包括太陽耀斑和磁暴）的影響比太陽和磁場活動與人類健康的不可靠相關性更令人印象深刻的例子。