મેગ્નેટોસ્ફિયર શું છે અને કેવી રીતે મજબૂત ચુંબકીય તોફાનો ટેક્નોલોજીને અસર કરે છે

આપણી પૃથ્વી છે ચુંબક - આ બધા માટે જાણીતું છે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ દક્ષિણ ચુંબકીય ધ્રુવનો વિસ્તાર છોડીને ઉત્તર ચુંબકીય ધ્રુવના ક્ષેત્રમાં પ્રવેશ કરે છે. યાદ કરો કે પૃથ્વીના ચુંબકીય અને ભૌગોલિક ધ્રુવો થોડા અલગ છે-ઉત્તરી ગોળાર્ધમાં, ચુંબકીય ધ્રુવ લગભગ 13° કેનેડા તરફ ખસેડવામાં આવે છે.

પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રના બળની રેખાઓના સમૂહને કહેવામાં આવે છે ચુંબકમંડળ… પૃથ્વીનું ચુંબકમંડળ ગ્રહની ચુંબકીય ધરી વિશે સપ્રમાણ નથી.

સૂર્યની બાજુએ તે આકર્ષાય છે, વિરુદ્ધ બાજુએ તે લંબાય છે. મેગ્નેટોસ્ફિયરનો આ આકાર તેના પર સૌર પવનના સતત પ્રભાવને પ્રતિબિંબિત કરે છે. સૂર્યમાંથી ઉડતા ચાર્જ કણો બળની રેખાઓને "સ્ક્વિઝ" કરતા દેખાય છે ચુંબકીય ક્ષેત્ર, તેમને દિવસની બાજુએ દબાવીને અને રાતની બાજુએ ખેંચો.

જ્યાં સુધી સૂર્યની સ્થિતિ શાંત છે ત્યાં સુધી આ સમગ્ર ચિત્ર એકદમ સ્થિર રહે છે. પરંતુ પછી ત્યાં સૂર્યપ્રકાશ હતો. સૌર પવન બદલાઈ ગયો છે - તેના ઘટક કણોનો પ્રવાહ વધુ થયો છે, અને તેમની ઊર્જા વધારે છે.મેગ્નેટોસ્ફિયર પર દબાણ ઝડપથી વધવા લાગ્યું, દિવસની બાજુની બળની રેખાઓ પૃથ્વીની સપાટીની નજીક જવા લાગી, અને રાત્રિની બાજુએ તેઓ ચુંબકમંડળની "પૂંછડી" માં વધુ મજબૂત રીતે ખેંચાઈ ગયા. તે છે ચુંબકીય તોફાન (ભૌગોલિક તોફાન).

સૌર જ્વાળાઓ દરમિયાન, સૂર્યની સપાટી પર ગરમ પ્લાઝ્માના મોટા વિસ્ફોટ થાય છે. વિસ્ફોટ દરમિયાન, કણોનો એક મજબૂત પ્રવાહ પ્રકાશિત થાય છે, જે સૂર્યથી પૃથ્વી પર વધુ ઝડપે આગળ વધે છે અને ગ્રહના ચુંબકીય ક્ષેત્રને વિક્ષેપિત કરે છે.

સૌર પવન

બળની રેખાઓનું "કમ્પ્રેશન" એટલે પૃથ્વીની સપાટી પર તેમના ધ્રુવોની હિલચાલ, જેનો અર્થ થાય છે - વિશ્વના કોઈપણ બિંદુએ ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિમાં ફેરફાર... અને સૌર પવનનું દબાણ જેટલું મજબૂત છે, ક્ષેત્ર રેખાઓનું સંકોચન વધુ નોંધપાત્ર છે, અનુરૂપ રીતે, ક્ષેત્રની શક્તિમાં ફેરફાર વધુ મજબૂત છે. ચુંબકીય તોફાન જેટલું મજબૂત છે.

તે જ સમયે, ચુંબકીય ધ્રુવ પ્રદેશની નજીક, વધુ બાહ્ય ક્ષેત્ર રેખાઓ સપાટીને મળે છે. અને તેઓ માત્ર અવ્યવસ્થિત સૌર પવનની સૌથી મોટી અસર અનુભવે છે અને સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયા (વિસ્થાપિત) કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે ચુંબકીય વિક્ષેપના અભિવ્યક્તિઓ જીઓમેગ્નેટિક ધ્રુવો (એટલે ​​​​કે, ઉચ્ચ અક્ષાંશો પર) પર સૌથી વધુ અને ભૌગોલિક વિષુવવૃત્ત પર સૌથી નાના હોવા જોઈએ.

1831 થી 2007 સુધી ચુંબકીય ઉત્તર ધ્રુવનું સ્થળાંતર.

પૃથ્વીની સપાટી પર રહેતા આપણા માટે ઉચ્ચ અક્ષાંશો પર ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વર્ણવેલ પરિવર્તન બીજું શું છે?

ચુંબકીય તોફાન દરમિયાન, પાવર આઉટેજ, રેડિયો સંચાર, મોબાઇલ ઓપરેટર નેટવર્ક અને અવકાશયાન નિયંત્રણ સિસ્ટમમાં વિક્ષેપ અથવા ઉપગ્રહોને નુકસાન થઈ શકે છે.

ક્વિબેક, કેનેડામાં 1989ના ચુંબકીય વાવાઝોડાએ ટ્રાન્સફોર્મરમાં આગ સહિત ગંભીર પાવર આઉટેજ સર્જ્યું હતું (આ ઘટનાની વિગતો માટે નીચે જુઓ). 2012 માં, એક ગંભીર ચુંબકીય વાવાઝોડાએ શુક્રની પરિક્રમા કરી રહેલા યુરોપિયન વિનસ એક્સપ્રેસ અવકાશયાન સાથેના સંદેશાવ્યવહારમાં વિક્ષેપ પાડ્યો હતો.

ચાલો યાદ કરીએ ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન જનરેટર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે… સ્થિર ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં, વાહક (રોટર) ફરે છે. પરિણામે, સંશોધકમાં એક EMF દેખાય છે અને તે વહેવા લાગે છે વીજળી… જો વાયર સ્થિર હોય અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર ખસે (સમયમાં બદલાવ) તો આવું જ થશે.

ચુંબકીય વાવાઝોડા દરમિયાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરફાર થાય છે, અને ચુંબકીય ધ્રુવની નજીક (ભૌગોલિક અક્ષાંશ જેટલું ઊંચું હોય છે), આ પરિવર્તન વધુ મજબૂત બને છે.

આનો અર્થ એ છે કે આપણી પાસે બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર છે. ઠીક છે, અને પૃથ્વીની સપાટી પર કોઈપણ લંબાઈના નિશ્ચિત વાયરો કબજે કરતા નથી. ત્યાં પાવર લાઈનો છે, રેલ્વે ટ્રેક છે, પાઈપલાઈન છે... એક શબ્દમાં, પસંદગી મહાન છે. અને દરેક વાહકમાં, ઉપરોક્ત ભૌતિક કાયદાના આધારે, ભૌગોલિક ચુંબકીય ક્ષેત્રની વિવિધતાને કારણે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉભો થાય છે. અમે તેને બોલાવીશું પ્રેરિત જીઓમેગ્નેટિક વર્તમાન (IGT).

પ્રેરિત પ્રવાહોની તીવ્રતા ઘણી પરિસ્થિતિઓ પર આધારિત છે. સૌ પ્રથમ, અલબત્ત, ભૌગોલિક ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પરિવર્તનની ગતિ અને શક્તિથી, એટલે કે, ચુંબકીય તોફાનની તાકાતથી.

પરંતુ એક જ વાવાઝોડા દરમિયાન પણ અલગ-અલગ વાયરમાં અલગ-અલગ અસર થાય છે.તેઓ વાયરની લંબાઈ અને પૃથ્વીની સપાટી પર તેની દિશા પર આધાર રાખે છે.

વાયર જેટલો લાંબો હશે, તેટલો મજબૂત હશે પ્રેરિત વર્તમાન… ઉપરાંત, તારની દિશા ઉત્તર-દક્ષિણ દિશામાં જેટલી નજીક હશે તેટલી વધુ મજબૂત હશે. વાસ્તવમાં, આ કિસ્સામાં, તેની કિનારીઓ પરના ચુંબકીય ક્ષેત્રની ભિન્નતા સૌથી મોટી હશે અને તેથી EMF સૌથી વધુ હશે.

અલબત્ત, આ પ્રવાહની તીવ્રતા વાયરની નીચેની જમીનની વાહકતા સહિત અન્ય ઘણા પરિબળો પર આધારિત છે. જો આ વાહકતા વધારે હોય, તો IHT નબળો પડશે કારણ કે મોટા ભાગનો પ્રવાહ જમીનમાંથી પસાર થશે. જો તે નાનું હોય, તો ગંભીર IHT ની ઘટના સંભવ છે.

ઘટનાના ભૌતિકશાસ્ત્રમાં આગળ વધ્યા વિના, અમે ફક્ત એ જ નોંધીએ છીએ કે રોજિંદા જીવનમાં ચુંબકીય તોફાનો જે મુશ્કેલીઓ ઊભી કરે છે તેનું મુખ્ય કારણ IHT છે.

સાહિત્યમાં વર્ણવેલ મજબૂત ચુંબકીય તોફાન અને પ્રેરિત પ્રવાહોને કારણે કટોકટીની પરિસ્થિતિઓનું ઉદાહરણ

13-14 માર્ચ, 1989ના ચુંબકીય વાવાઝોડા અને કેનેડામાં કટોકટી

મેગ્નેટોલોજીસ્ટ પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રની સ્થિતિનું વર્ણન કરવા માટે ઘણી પદ્ધતિઓ (જેને ચુંબકીય સૂચકાંકો કહેવાય છે)નો ઉપયોગ કરે છે. વિગતોમાં ગયા વિના, અમે ફક્ત નોંધીએ છીએ કે આવા પાંચ સૂચકાંકો છે (સૌથી સામાન્ય).

તેમાંના દરેકના, અલબત્ત, તેના ફાયદા અને ગેરફાયદા છે અને અમુક પરિસ્થિતિઓનું વર્ણન કરવામાં સૌથી અનુકૂળ અને સચોટ છે - ઉદાહરણ તરીકે, અરોરા ઝોનમાં ઉશ્કેરાયેલી પરિસ્થિતિઓ અથવા, તેનાથી વિપરીત, પ્રમાણમાં શાંત સ્થિતિમાં વૈશ્વિક ચિત્ર.

સ્વાભાવિક રીતે, આ દરેક સૂચકાંકોની સિસ્ટમમાં, દરેક ભૌગોલિક ચુંબકીય ઘટના ચોક્કસ સંખ્યાઓ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે - ઘટનાના સમયગાળા માટે અનુક્રમણિકાના મૂલ્યો, તેથી જ સર્જાયેલી જીઓમેગ્નેટિક વિક્ષેપની તીવ્રતાની તુલના કરવી શક્ય છે. જુદા જુદા વર્ષોમાં.

13-14 માર્ચ, 1989નું ચુંબકીય વાવાઝોડું તમામ ચુંબકીય ઇન્ડેક્સ સિસ્ટમ્સ પર આધારિત ગણતરીઓ અનુસાર એક અસાધારણ જીઓમેગ્નેટિક ઘટના હતી.

ઘણા સ્ટેશનોના અવલોકનો અનુસાર, તોફાન દરમિયાન, 6 દિવસની અંદર ચુંબકીય ઘટાડા (હોકાયંત્રની સોયનું દિશાથી ચુંબકીય ધ્રુવ તરફ વિચલન) ની તીવ્રતા 10 ડિગ્રી અથવા વધુ સુધી પહોંચે છે. ઘણા ભૌગોલિક સાધનોના સંચાલન માટે અડધા ડિગ્રીનું વિચલન પણ અસ્વીકાર્ય છે તે ધ્યાનમાં લેતા આ ઘણું છે.

આ ચુંબકીય તોફાન એક અસાધારણ જીઓમેગ્નેટિક ઘટના હતી. જો કે, તેમાં રસ ભાગ્યે જ નિષ્ણાતોના સાંકડા વર્તુળને ઓળંગી ગયો હોત, જો તેની સાથે આવેલા સંખ્યાબંધ પ્રદેશોના જીવનમાં નાટકીય ઘટનાઓ ન હોય.

13 માર્ચ 1989 ના રોજ 07:45 UTC પર, જેમ્સ બે (ઉત્તરી ક્વિબેક, કેનેડા) થી દક્ષિણ ક્વિબેક અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના ઉત્તરીય રાજ્યો તેમજ હાઇડ્રો-ક્વિબેક નેટવર્ક સુધીની ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ટ્રાન્સમિશન લાઇનોએ મજબૂત પ્રેરિત પ્રવાહોનો અનુભવ કર્યો.

આ પ્રવાહોએ સિસ્ટમ પર 9,450 મેગાવોટનો વધારાનો ભાર ઉભો કર્યો, જે તે સમયે 21,350 મેગાવોટના ઉપયોગી લોડમાં ઉમેરવા માટે ઘણો વધારે હતો. સિસ્ટમ ડાઉન થઈ ગઈ, 6 મિલિયન રહેવાસીઓને વીજળી વિના છોડી દીધા. સિસ્ટમને સામાન્ય કામગીરીમાં પુનઃસ્થાપિત કરવામાં 9 કલાકનો સમય લાગ્યો હતો. તે સમયે ઉત્તરીય યુ.એસ.માં ગ્રાહકોને 1,325 MWh કરતાં ઓછી વીજળી મળી હતી.

13-14 માર્ચના રોજ, અન્ય પાવર સિસ્ટમ્સની ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ લાઇન પર પ્રેરિત જીઓમેગ્નેટિક પ્રવાહો સાથે સંકળાયેલ અપ્રિય અસરો પણ જોવા મળી હતી: રક્ષણાત્મક રિલે કામ કરે છે, પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ નિષ્ફળ જાય છે, વોલ્ટેજ ઘટી જાય છે, પરોપજીવી પ્રવાહો રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા.

13 માર્ચે સૌથી મોટા પ્રેરિત વર્તમાન મૂલ્યો હાઇડ્રો-ઓન્ટારિયો (80 A) અને લેબ્રાડોર-હાઇડ્રો (150 A) સિસ્ટમ્સમાં નોંધાયા હતા. આ તીવ્રતાના છૂટાછવાયા પ્રવાહોના દેખાવ દ્વારા કોઈપણ પાવર સિસ્ટમને થઈ શકે તેવા નુકસાનની કલ્પના કરવા માટે તમારે ઊર્જા નિષ્ણાત બનવાની જરૂર નથી.

આ બધાની અસર માત્ર ઉત્તર અમેરિકા જ નહીં. સંખ્યાબંધ સ્કેન્ડિનેવિયન દેશોમાં સમાન ઘટનાઓ જોવા મળી છે. એ વાત સાચી છે કે યુરોપનો ઉત્તરીય ભાગ અમેરિકાના ઉત્તરીય ભાગ કરતાં ભૂ-ચુંબકીય ધ્રુવથી વધુ દૂર હોવાને કારણે તેમની અસર ઘણી નબળી હતી.

જો કે, 08:24 CET પર, મધ્ય અને દક્ષિણ સ્વીડનમાં છ 130-kV લાઇનોએ એકસાથે વર્તમાન-પ્રેરિત વોલ્ટેજ ઉછાળો નોંધ્યો હતો પરંતુ અકસ્માત થયો ન હતો.

દરેક વ્યક્તિ જાણે છે કે 6 મિલિયન રહેવાસીઓને 9 કલાક વીજળી વિના રહેવાનો અર્થ શું છે. 13-14 માર્ચના ચુંબકીય વાવાઝોડા તરફ નિષ્ણાતો અને લોકોનું ધ્યાન દોરવા માટે માત્ર એટલું જ પૂરતું હશે. પરંતુ તેની અસરો ઊર્જા પ્રણાલીઓ સુધી મર્યાદિત ન હતી.

ઉપરાંત, યુ.એસ. સોઈલ કન્ઝર્વેશન સર્વિસ પર્વતોમાં સ્થિત અસંખ્ય સ્વચાલિત સેન્સર્સમાંથી સંકેતો મેળવે છે અને જમીનની સ્થિતિ, બરફ આવરણ વગેરેનું નિરીક્ષણ કરે છે. રેડિયો પર દરરોજ 41.5 MHz આવર્તન પર.

13 અને 14 માર્ચે (જેમ કે તે પછીથી બહાર આવ્યું, અન્ય સ્ત્રોતોમાંથી રેડિયેશનની સુપરપોઝિશનને કારણે), આ સિગ્નલો વિચિત્ર પ્રકૃતિના હતા અને કાં તો તે બિલકુલ સમજી શકાયા ન હતા, અથવા હિમપ્રપાત, પૂર, કાદવના પ્રવાહની હાજરી સૂચવતા હતા. તે જ સમયે જમીન પર હિમ ...

યુ.એસ. અને કેનેડામાં, ખાનગી ગેરેજ દરવાજાના સ્વયંભૂ ખોલવાના અને બંધ થવાના કિસ્સાઓ નોંધાયા છે જેના તાળાઓ ચોક્કસ આવર્તન ("કી") પર ટ્યુન કરવામાં આવ્યા હતા પરંતુ દૂરથી આવતા સિગ્નલોના અસ્તવ્યસ્ત ઓવરલેપને કારણે તે શરૂ થયા હતા.

પાઇપલાઇન્સમાં પ્રેરિત પ્રવાહોનું નિર્માણ

આધુનિક ઔદ્યોગિક અર્થતંત્રમાં પાઇપલાઇન્સ શું મોટી ભૂમિકા ભજવે છે તે જાણીતું છે. સેંકડો અને હજારો કિલોમીટર મેટલ પાઇપ વિવિધ દેશોમાંથી પસાર થાય છે. પરંતુ આ વાહક પણ છે અને તેમાં પણ પ્રેરિત પ્રવાહ આવી શકે છે. અલબત્ત, આ કિસ્સામાં, તેઓ ટ્રાન્સફોર્મર અથવા રિલેને બાળી શકતા નથી, પરંતુ તેઓ નિઃશંકપણે નુકસાન પહોંચાડે છે.

હકીકત એ છે કે ઇલેક્ટ્રોલિટીક કાટ સામે રક્ષણ આપવા માટે, તમામ પાઇપલાઇન્સ લગભગ 850 mV ની ગ્રાઉન્ડ થવાની નકારાત્મક સંભાવના ધરાવે છે. દરેક સિસ્ટમમાં આ સંભવિતનું મૂલ્ય સતત અને નિયંત્રિત રાખવામાં આવે છે. જ્યારે આ મૂલ્ય ઘટીને 650 mV થાય છે ત્યારે નોંધપાત્ર ઇલેક્ટ્રોલિટીક કાટ શરૂ માનવામાં આવે છે.

કેનેડિયન ઓઇલ કંપનીઓના જણાવ્યા અનુસાર, 13 માર્ચ, 1989ના રોજ, ચુંબકીય તોફાનની શરૂઆત સાથે, સંભવિતમાં તીવ્ર વધારો શરૂ થયો અને 14 માર્ચ સુધી ચાલુ રહ્યો. આ કિસ્સામાં, ઘણા કલાકો માટે નકારાત્મક સંભવિતતાની તીવ્રતા નિર્ણાયક મૂલ્ય કરતાં ઓછી હોય છે, અને કેટલીકવાર તે 100-200 mV સુધી પણ ઘટી જાય છે.

પહેલેથી જ 1958 અને 1972 માં, મજબૂત ચુંબકીય તોફાનો દરમિયાન, પ્રેરિત પ્રવાહોને કારણે, ટ્રાન્સએટલાન્ટિક ટેલિકોમ્યુનિકેશન કેબલના સંચાલનમાં ગંભીર વિક્ષેપ થયો હતો. 1989 ના તોફાન દરમિયાનએક નવી કેબલ પહેલેથી જ કાર્યરત હતી, જેમાં માહિતી ઓપ્ટિકલ ચેનલ પર પ્રસારિત કરવામાં આવી હતી (જુઓ — ઓપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ), તેથી માહિતીના પ્રસારણમાં કોઈ ઉલ્લંઘન નથી.

જો કે, કેબલ પાવર સિસ્ટમમાં ત્રણ મોટા વોલ્ટેજ સ્પાઇક્સ (300, 450 અને 700 V) નોંધાયા હતા, જે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મજબૂત ફેરફારો સાથે સમયસર એકરુપ હતા. જો કે આ સ્પાઇક્સ સિસ્ટમની ખામીને કારણભૂત નહોતા, પરંતુ તે તેના સામાન્ય કામગીરી માટે ગંભીર ખતરો ઉભો કરવા માટે એટલા મોટા હતા.

પૃથ્વીનું ભૂ-ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાઈ રહ્યું છે અને નબળું પડી રહ્યું છે. તેનો અર્થ શું છે?

પૃથ્વીનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર માત્ર ગ્રહની સપાટી સાથે જ ફરતું નથી, પણ તેની તીવ્રતામાં પણ ફેરફાર કરે છે. છેલ્લા 150 વર્ષોમાં, તે લગભગ 10% નબળો પડ્યો છે. સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે દર 500,000 વર્ષમાં લગભગ એક વાર, ચુંબકીય ધ્રુવોની ધ્રુવીયતા બદલાય છે - ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવો સ્થાનો બદલે છે. છેલ્લી વખત આવું લગભગ એક મિલિયન વર્ષ પહેલાં થયું હતું.

આપણા વંશજો આ મૂંઝવણ અને પોલેરિટી રિવર્સલ સાથે સંકળાયેલ સંભવિત આપત્તિઓના સાક્ષી હોઈ શકે છે. જો સૂર્યના ચુંબકીય ધ્રુવોના ઉલટાના સમયે વિસ્ફોટ થાય છે, તો ચુંબકીય ઢાલ પૃથ્વીનું રક્ષણ કરી શકશે નહીં અને સમગ્ર ગ્રહ પર પાવર આઉટેજ અને નેવિગેશન સિસ્ટમ્સમાં વિક્ષેપ આવશે.

ઉપરોક્ત ઉદાહરણો માનવતાના રોજિંદા જીવન પર મજબૂત ચુંબકીય વાવાઝોડાની કેટલી ગંભીર અને બહુપક્ષીય અસર હોઈ શકે છે તે વિશે વિચારવા માટે બનાવે છે.

ઉપરોક્ત તમામ માનવ સ્વાસ્થ્ય સાથે સૌર અને ચુંબકીય પ્રવૃત્તિના ખૂબ જ વિશ્વસનીય સહસંબંધ કરતાં અવકાશના હવામાન (સૌર જ્વાળાઓ અને ચુંબકીય તોફાનો સહિત)ની વધુ પ્રભાવશાળી અસરનું ઉદાહરણ છે.