1859 年 9 月 1 日至 2 日，世界各地的电报系统发生灾难性故障。 电报员报告称曾遭受电击、电报纸着火，但仍能操作设备电池断开的情况下。
晚上，远至哥伦比亚南部都可以看到北极光，通常被称为北极光。 通常，这些光仅在加拿大北部、斯堪的纳维亚半岛和西伯利亚的高纬度地区可见。
那天世界所经历的事情，现在被称为卡灵顿活动，是一个巨大的地磁风暴。 当称为等离子体的大气泡从太阳表面喷出并撞击地球时，就会发生这些风暴。 这个气泡被称为日冕物质抛射。
日冕物质抛射的等离子体由质子和电子云组成，它们是带电粒子。 当这些粒子到达地球时，它们与地球周围的磁场相互作用。
这种相互作用导致磁场扭曲和减弱，进而导致北极光和其他自然现象的奇怪行为。 作为一个电气工程师谁专门研究电网，我研究如何还可能导致电力和互联网中断以及如何防止这种情况。
地磁风暴
1859 年的卡林顿事件是有记录以来最大的事件，但这并不是一个孤立的事件。
自 19 世纪初以来就有地磁风暴的记录，来自南极冰芯样本的科学数据显示存在更大规模的地磁风暴的证据发生在774年左右CE，现在称为三宅事件。 那次太阳耀斑产生了有记录以来最大、最快的碳 14 含量上升。 地磁风暴在地球高层大气中引发大量宇宙射线，进而产生碳14，碳的放射性同位素。
比三宅事件小 60% 的地磁风暴发生在公元 993 年左右。 冰芯样本显示，与三宅事件和卡林顿事件强度相似的大规模地磁风暴平均每 500 年发生一次。
目前，美国国家海洋和大气管理局使用地磁风暴规模来测量这些太阳爆发的强度。 “G 等级”的等级为 1 至 5，其中 G1 为轻微，G5 为极端。 卡林顿赛事将被评为 G5。
当你将卡林顿事件与三宅事件进行比较时，它会变得更加可怕。 科学家能够估计卡林顿事件的强度基于地球磁场的波动根据当时天文台的记录。 没有办法测量三宅事件的磁波动。 相反，科学家测量了那个时期树木年轮中碳14的增加。
三宅事件产生了碳 14 含量增加 12%。 相比之下，卡林顿事件产生的碳-14 增加不到 1%，因此三宅事件可能使 G5 卡林顿事件相形见绌。
切断电源
如今，与卡灵顿事件强度相同的地磁风暴所造成的影响将远远超出电报线的范围，并且可能造成灾难性的后果。 随着对电力和新兴技术的依赖日益增加，任何中断都可能导致数万亿美元的金钱损失和依赖系统的生命风险。 暴风雨将影响大多数电气系统人们每天都使用的。
地磁风暴产生感应电流，该电流流经电网。 地磁上感应电流电流可能超过 100 安培，流入连接到电网的电气元件，例如变压器、继电器和传感器。
一百安培相当于为许多家庭提供的电力服务。 这种大小的电流可能会导致组件内部损坏，从而导致大规模停电。
1989 年 3 月，加拿大魁北克省发生了一场比卡林顿事件小三倍的地磁风暴。导致魁北克水电公司电网崩溃。
风暴期间，高磁感应电流损坏了新泽西州的一台变压器，并使电网断路器跳闸。 在这种情况下，停电导致五百万人断电九小时。
断开连接
除了电力故障之外，全球范围内的通信也会中断。 互联网服务提供商可能会宕机，进而导致不同系统相互通信的能力丧失。 地对空、短波和船对岸无线电等高频通信系统将受到干扰。
环绕地球轨道上的卫星可能会因地磁风暴产生的感应电流烧毁其电路板而损坏。 这将导致干扰卫星电话、互联网、广播和电视。
此外，当地磁风暴袭击地球时，太阳活动的增加导致大气向外膨胀。 这种膨胀改变了卫星绕轨道运行的大气密度。 较高密度的大气产生阻力在卫星上，这会减慢速度。 如果不将其操纵到更高的轨道，它可能会落回地球。
可能影响日常生活的另一领域是导航系统。 几乎所有的交通方式，从汽车到飞机，都使用 GPS 进行导航和跟踪。 即使是手机、智能手表和跟踪标签等手持设备也依赖于卫星发送的 GPS 信号。
军事系统严重依赖 GPS 进行协调。 其他军事探测系统，例如超视距雷达和潜艇探测系统可能会受到干扰，这将妨碍国防。
就互联网而言，卡林顿事件规模的地磁风暴可能会在海底和陆地电缆中产生地磁感应电流它们构成了互联网的骨干以及存储和处理从电子邮件和短信到科学数据集的所有内容的数据中心，工具。 这可能会破坏整个网络并阻止服务器相互连接。
只是时间问题
地球遭受另一场地磁风暴袭击只是时间问题。 卡林顿事件规模的风暴将是极具破坏性全球电力和通信系统停电持续数周。
如果风暴的规模达到三宅事件的规模，那么对世界来说将是灾难性的，停电可能会持续数月甚至更长时间。 即使太空天气警报根据美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 太空天气预报中心的预测，全世界只需几分钟到几小时的时间就能收到通知。
我认为继续研究保护电力系统免受地磁风暴影响的方法至关重要，例如通过安装可以屏蔽易受攻击设备的装置像变压器一样，并通过制定调整电网负载的策略即将击中。 简而言之，现在就努力减少下一次卡灵顿活动的干扰非常重要。
