1859 年 9 月 1 日至 2 日，世界各地的電報系統發生災難性故障。電報員報告曾遭受電擊、電報紙起火，但仍能操作設備電池斷開的情況下。
晚上，遠至哥倫比亞南部都可以看到北極光，通常被稱為北極光。通常，這些光僅在加拿大北部、斯堪的納維亞半島和西伯利亞的高緯度地區可見。
那天世界所經歷的事情，現在被稱為卡靈頓活動，是一個巨大的地磁風暴。當稱為等離子體的大氣泡從太陽表面噴出並撞擊地球時，就會發生這些風暴。這個氣泡稱為日冕物質拋射。
日冕物質拋射的等離子體由質子和電子雲組成，它們是帶電粒子。當這些粒子到達地球時，它們與地球周圍的磁場相互作用。
這種相互作用導致磁場扭曲和減弱，進而導致北極光和其他自然現象的奇怪行為。作為一個電機工程師誰專門研究電網，我研究如何地磁風暴也可能導致電力和互聯網中斷以及如何防止這種情況。
地磁風暴
1859 年的卡林頓事件是有史以來最大的事件地磁風暴，但這並不是孤立的事件。
自 19 世紀初以來就有地磁風暴的記錄，來自南極冰芯樣本的科學數據顯示存在更大規模的地磁風暴的證據發生在774年左右CE，現在稱為三宅事件。那次太陽耀斑產生了有史以來最大、最快的碳 14 含量上升。地磁風暴在地球高層大氣中引發大量宇宙射線，進而產生碳14，碳的放射性同位素。
比三宅事件小 60% 的地磁風暴發生在西元 993 年左右。冰芯樣本顯示，與三宅事件和卡林頓事件強度相似的大規模地磁風暴平均每 500 年發生一次。
目前，美國國家海洋暨大氣總署使用地磁風暴規模來測量這些太陽爆發的強度。 「G 等級」的等級為 1 至 5，其中 G1 為輕微，G5 為極端。卡林頓賽事將被評為 G5。
當你將卡林頓事件與三宅事件進行比較時，它會變得更加可怕。科學家能夠估計卡林頓事件的強度基於地球磁場的波動根據當時天文台的記錄。沒有辦法測量三宅事件的磁波動。相反，科學家測量了那個時期樹木年輪中碳14的增加。
三宅事件產生了碳 14 含量增加 12%。相較之下，卡林頓事件產生的碳 14 增加不到 1%，因此三宅事件可能會使 G5 卡林頓事件相形見絀。
切斷電源
如今，與卡林頓事件強度相同的地磁風暴所造成的影響將遠遠超出電報線的範圍，並可能造成災難性的後果。隨著對電力和新興技術的依賴不斷增加，任何中斷都可能導致數兆美元的金錢損失和依賴系統的生命風險。暴風雨將影響大多數電氣系統人們每天都使用的。
地磁風暴產生感應電流，電流流過電網。地磁上感應電流電流可能超過 100 安培，流入連接到電網的電氣元件，例如變壓器、繼電器和感測器。
一百安培相當於為許多家庭提供的電力服務。這種大小的電流可能會導致組件內部損壞，從而導致大規模停電。
1989 年 3 月，加拿大魁北克省發生了一場比卡林頓事件小三倍的地磁風暴。導致魁北克水電公司電網崩潰。
風暴期間，高磁感應電流損壞了新澤西州的一台變壓器，並使電網斷路器跳脫。在這種情況下，停電導致五百萬人斷電九小時。
斷開連接
除了電力故障之外，全球範圍內的通訊也會中斷。網路服務供應商可能會宕機，進而導致不同系統相互通訊的能力喪失。地對空、短波和船對岸無線電等高頻通訊系統將受到干擾。
環繞地球軌道上的衛星可能會因地磁風暴產生的感應電流燒毀其電路板而損壞。這會導致幹擾衛星電話、網路、廣播和電視。
此外，當地磁風暴襲擊地球時，太陽活動的增加導致大氣向外膨脹。這種膨脹改變了衛星繞軌道運行的大氣密度。較高密度的大氣產生阻力在衛星上，這會減慢速度。如果不將其操縱到更高的軌道，它可能會落回地球。
可能影響日常生活的另一個領域是導航系統。幾乎所有的交通方式，從汽車到飛機，都使用 GPS 進行導航和追蹤。即使是手機、智慧手錶和追蹤標籤等手持設備也依賴衛星發送的 GPS 訊號。
軍事系統嚴重依賴 GPS 進行協調。其他軍事探測系統，例如超視距雷達和潛艇探測系統可能會受到干擾，這將妨礙國防。
就網路而言，卡林頓事件規模的地磁風暴可能會在海底和陸地電纜中產生地磁感應電流它們構成了互聯網的骨幹以及存儲和處理從電子郵件和短信到科學數據集的所有內容的數據中心，人工智慧工具。這可能會破壞整個網路並阻止伺服器相互連接。
只是時間問題
地球遭受另一個場地磁風暴襲擊只是時間問題。卡林頓事件規模的風暴將是極具破壞性全球電力和通訊系統停電持續數週。
如果風暴的規模達到三宅事件的規模，那麼對世界來說將是災難性的，停電可能會持續數月甚至更長。即使與太空天氣警報根據美國國家海洋暨大氣總署 (NOAA) 太空天氣預報中心的預測，全世界只需幾分鐘到幾小時的時間就能收到通知。
我認為繼續研究保護電力系統免受地磁風暴影響的方法至關重要，例如透過安裝可以屏蔽易受攻擊設備的裝置像變壓器一樣，並透過制定調整電網負載的策略太陽風暴即將擊中。簡而言之，現在就努力減少下一次卡靈頓活動的干擾非常重要。
