• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Astronomía
    El clima espacial amenaza la vida de la alta tecnología

    Una eyección de masa coronal surge del sol en 2012. Crédito:NASA

    Poco después de las 4 a. M. En un crujiente, despejada mañana de septiembre de 1859, el cielo sobre lo que actualmente es Colorado estalló en brillantes colores rojo y verde. Engañado por el brillo al pensar que era un amanecer temprano, Los mineros de la fiebre del oro en la región montañosa de lo que entonces se llamaba Territorio de Kansas se despertaron y comenzaron a preparar el desayuno. Lo que sucedió en las regiones más desarrolladas fue aún más desorientador, y lleva una advertencia para el mundo de alta tecnología cableado del siglo XXI.

    Mientras el cielo se iluminaba sobre el lado nocturno de la Tierra, Los sistemas telegráficos de todo el mundo se volvieron locos, chasqueando códigos sin sentido y emitiendo grandes chispas que encendieron fuego en pilas cercanas de cinta de papel. Los operadores de telégrafos sufrieron quemaduras eléctricas. Incluso desconectar las unidades de telégrafo de sus fuentes de energía no detuvo el frenesí, porque los propios cables de transmisión transportaban enormes corrientes eléctricas. La tecnología moderna acababa de ser humillada por una feroz tormenta de clima espacial que había llegado del sol, la más grande jamás registrada, y más del doble de poderosa que una tormenta nueve años antes, que había sido a su vez el más grande de la historia conocida.

    Mis siete años de investigación sobre la predicción de tormentas solares, combinado con mis décadas usando señales de satélite GPS bajo diversas condiciones de tormenta solar, indican que la electrónica y los satélites aún más sensibles de hoy en día quedarían devastados si un evento de esa magnitud volviera a ocurrir. En 2008, un panel de expertos encargado por la Academia Nacional de Ciencias emitió un informe detallado con una conclusión aleccionadora:el mundo volvería a la vida de principios del siglo XIX, y tomaría años, o incluso una década, recuperarse de un evento tan grande.

    Una explosión solar

    Las tormentas meteorológicas espaciales han ocurrido desde el nacimiento del sistema solar, y han golpeado la Tierra muchas veces, tanto antes como después de ese evento masivo en 1859, que fue nombrado el evento de Carrington en honor a un astrónomo británico que registró sus observaciones del sol en ese momento. Son causados ​​por enormes explosiones electromagnéticas en la superficie del sol, llamadas eyecciones de masa coronal. Cada explosión envía miles de millones de protones y electrones, en una bola de plasma sobrecalentada, hacia el sistema solar.

    Aproximadamente 1 de cada 20 eyecciones de masa coronal se dirige en una dirección que se cruza con la órbita de la Tierra. Alrededor de tres días después, nuestro planeta experimenta lo que se llama una tormenta meteorológica espacial o una tormenta geomagnética.

    Si bien estos eventos se describen con términos como "clima" y "tormenta, "no afectan si llueve o hace sol, caliente o frío, u otros aspectos de lo que se siente al aire libre en un día determinado. Sus efectos no son meteorológicos, pero solo electromagnético.

    Las auroras son signos de una tormenta geomagnética. Crédito:NASA / Terry Zaperach

    Golpeando la tierra

    Cuando la eyección de masa coronal llega a la Tierra, las partículas cargadas chocan con las moléculas de aire en la atmósfera superior, generando calor y luz llamada aurora.

    También, como sucede cada vez que cargas eléctricas en movimiento se encuentran con un campo magnético, la interacción crea una corriente eléctrica espontánea en cualquier conductor que esté disponible. Si la bola de plasma es lo suficientemente grande, su interacción con el campo magnético de la Tierra puede inducir grandes corrientes en cables largos en el suelo, como el que sobrecargó los circuitos telegráficos en 1859.

    El 13 de marzo 1989, una tormenta de solo una quinta parte de la fuerza del evento de Carrington golpeó la Tierra. Indujo una gran oleada de corriente en las largas líneas eléctricas de la red eléctrica de Hydro-Quebec, causando daños físicos a los equipos de transmisión y dejando a 6 millones de personas sin electricidad durante nueve horas. Otra subida de tensión provocada por la tormenta destruyó un gran transformador en una planta nuclear de Nueva Jersey. A pesar de que había un transformador de repuesto cerca, Todavía tomó seis meses quitar y reemplazar la unidad derretida. A algunas personas les preocupaba que las brillantes luces de las auroras significaran que había estallado una guerra nuclear.

    Y en octubre de 2003, una rápida serie de tormentas solares afectó a la Tierra. Colectivamente llamada la tormenta solar de Halloween, esta serie provocó sobretensiones que amenazaron la red eléctrica de América del Norte. Sus efectos sobre los satélites hicieron que la navegación GPS fuera errática e interrumpieron las conexiones de comunicaciones durante el pico de la tormenta.

    Las tormentas más grandes tendrán efectos más amplios, causar más daño y tardar más en recuperarse.

    Crédito:La conversación

    Efectos de gran alcance

    Las tormentas geomagnéticas atacan el elemento vital de la tecnología moderna:la electricidad. Una tormenta de clima espacial suele durar dos o tres días, durante el cual todo el planeta está sujeto a poderosas fuerzas electromagnéticas. El estudio de la Academia Nacional de Ciencias concluyó que una tormenta especialmente masiva dañaría y cerraría las redes eléctricas y de comunicaciones de las ciudades en todo el mundo.

    Después de que pasó la tormenta no habría una forma sencilla de restaurar la energía. Las plantas de fabricación que construyen reemplazos para líneas quemadas o transformadores de potencia no tendrían electricidad por sí mismas. Los camiones necesarios para entregar materias primas y equipos terminados no podrían cargar combustible, ya sea:las bombas de gas funcionan con electricidad. Y las bombas que estaban funcionando pronto se secarían porque la electricidad también hace funcionar la maquinaria que extrae el aceite del suelo y lo refina para convertirlo en combustible utilizable.

    Con el transporte estancado la comida no llegaría de las granjas a las tiendas. Incluso los sistemas que parecen no tecnológicos, como suministros públicos de agua, cerraría:Sus bombas y sistemas de purificación necesitan electricidad. Las personas en los países desarrollados se encontrarían sin agua corriente, sin sistemas de alcantarillado, sin alimentos refrigerados, y no hay forma de transportar alimentos u otras necesidades desde muy lejos. Las personas en lugares con economías más básicas también estarían sin los suministros necesarios desde lejos.

    Podría llevar entre cuatro y 10 años reparar todos los daños. Mientras tanto, la gente necesitaría cultivar su propia comida, encontrar y transportar y purificar agua, y cocinar las comidas sobre el fuego.

    Algunos sistemas seguirían funcionando, por supuesto:bicicletas, carruajes tirados por caballos y veleros. Pero otro tipo de equipo que seguiría funcionando da una pista para prevenir este tipo de desastres:los coches eléctricos seguirían funcionando, pero solo en lugares donde había paneles solares y turbinas eólicas para recargarlos.

    Electricidad, se muestra en la parte superior derecha, está integrado en todos los aspectos de la vida moderna. Crédito:Comisión Federal de Comunicaciones

    Preparando y protegiendo

    Geomagnetic storms would affect those small-scale installations far less than grid-scale systems. It's a basic principle of electricity and magnetism that the longer a wire that's exposed to a moving magnetic field, the larger the current that's induced in that wire.

    In 1859, the telegraph system was so profoundly affected because it had wires stretching from city to city across the U.S. Those very long wires had to handle enormous amounts of energy all at once, and failed. Hoy dia, there are long runs of wires connecting power generators to consumers – such as from Niagara Falls to New York City – that would be similarly susceptible to large induced currents.

    The only way to reduce vulnerability to geomagnetic storms is to substantially revamp the power grid. Ahora, it is a vast web of wires that effectively spans continents. Governments, businesses and communities need to work together to split it into much smaller components, each serving a town or perhaps even a neighborhood – or an individual house. These "microgrids" can be connected to each other, but should have protections built in to allow them to be disconnected quickly when a storm approaches. De esa manera, the length of wires affected by the storm will be shorter, reducing the potential for damage.

    A family using solar panels and batteries for storage and an electric car to get around would likely find its water supply, natural gas or internet service disrupted. But their freedom to travel, and to use electric lights to work after dark, would provide a much better chance at survival.

    When will the next storm hit?

    People should start preparing today. It's impossible to know when a major storm will hit next:The most we'll get is a three-day warning when something happens on the surface of the sun. It's really only a matter of time before there is another one like the Carrington event.

    Solar astrophysicists are also studying the sun to identify any events or conditions that might herald a coronal mass ejection. They're collecting enormous amounts of data about the sun and using computer analysis to try to connect that information to geomagnetic storms on Earth. This work is underway and will become more refined over time. The research has not yet yielded a reliable prediction of a coming solar storm before an ejection occurs, but it improves each year.

    En mi opinión, the safest course of action involves developing microgrids based on renewable energy. That would not only improve people's quality of life around the planet right now, but also provide the best opportunity to maintain that lifestyle when adverse events happen.

    Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Read the original article.




    © Ciencia https://es.scienceaq.com