ФЕНОМЕН КОСМІЧНОЇ ПОГОДИ (закінчення)
1.4. ЕНЕРГЕТИЧНІ І ТРАНСПОРТНІ МЕРЕЖІ
Потужні струми в іоносфері під час магнітосферних збурень, спричинених сонячною активністю, змінюють електричний потенціал поверхні Землі, що призводить до появи наведеного струму на магістральних телекомунікаційних кабелях. Наведений електричний потенціал подібно впливає на протяжні об’єкти: трубопроводи, лінії електропередач, залізниці.
Відомо, що під впливом вологи метал іржавіє і руйнується. Це зумовлено тим, що за наявності вологи електрони можуть «стікати» з металу. Для захисту від корозії труби вкривають слабкопровідним матеріалом і штучно створюють на них негативний відносно землі потенціал, що протидіє стіканню електронів у землю. Однак під час магнітних бур і магнітосферних суббур наведені в землі й трубопроводі потенціали різняться на кілька вольтів, тому електрони «стікають» у ґрунт і трубопровід піддається посиленій корозії. Саме тому трубопроводи на Алясці й у скандинавських країнах швидко руйнуються. Менше піддаються цьому ефекту трубопроводи на середніх широтах. Якщо визначити величини наведених магнітними бурями і суббурями струмів, трубопровід можна ефективніше захистити від корозії й запобігти істотним витратам на його відновлення.
Глобальні електричні мережі, що вкривають величезні площі, фактично є гігантською антеною для магнітосферних збурень і добрим провідником наведених струмів. Інтенсивність і напрямок наведених струмів часто змінюються, а мережні трансформатори перетворюють їх енергію на теплоту. В разі потужних магнітних бур вони можуть перегріватися. Зареєстровано випадки підвищення температури в трансформаторах до 180° С. Перегріваючись вище від критичної температури, трансформатори виходять з ладу, тому величезні мережі електропостачання можуть знеструмитись і вивести з ладу багато підключеної до них апаратури. Наприклад, у 1989 р. через наведений магнітною бурею струм згорів величезний трансформатор на атомній електростанції в Канаді. Аварійне відключення трансформаторів через бурі реєструвалося у штаті Нью-Джерсі, сусідніх американських і канадських штатах, внаслідок чого величезна кількість населених пунктів була знеструмленою. Витрати на відновлення електромереж після потужних бур у США становлять 3—6 млрд доларів щорічно, що порівнювано з наслідками впливу могутніх циклонів і землетрусів.
Ключовим параметром у прогнозуванні наведених струмів є приземне електричне поле, викликане магнітосферними струмами, що замикаються через іоносферу. Якщо спрогнозувати ланцюг цих збурень хоча б за 10 хв, диспетчери встигнуть перерозподілити навантаження мережі і буря не завдасть значних збитків.
Наведені в землі струми і висипання іонізувальних частинок можуть спричинити самочинне спрацювання сигнальної системи на залізниці. У 1982 р. таке трапилось у Швеції, в результаті зіштовхнулися відразу кілька потягів, через що постраждали люди. На щастя, це рідкісне явище, хоча й фіксувалося в інших, середньоширотних регіонах. Раптові втрати потужності під час магнітних бур зареєстровано на швидкісному німецькому потязі і швидкісних потягах японських залізниць, причому втрати відсутні, коли потяг знаходиться в тунелі. Цей ефект був зумовлений впливом космічних променів на електроніку.
1.5. ЗАСОБИ МОНІТОРИНГУ КОСМІЧНОЇ ПОГОДИ
Наземними засобами спостереження є сонячні обсерваторії, мережа магнітометричних станцій, іоносферні радари і зонди, нейтронні монітори.
У сонячних обсерваторіях ведуть спостереження за числом сонячних плям у видимому світлі; у лінії водню На проводять спостереження різних структур у хромосфері Сонця (наприклад, волокон протуберанців) і виявляють локалізацію сонячних спалахів. За допомогою магнітометрів, у яких використано ефект Зеємана, отримують карти розподілу магнітних полів або магнітограми диска Сонця. За даними магнітограм можна відстежити еволюцію структури магнітних полів в активних ділянках або біля протуберанців, що уможливлює прогнозування ймовірності еруптивних явищ в атмосфері Сонця. Спалахова активність реєструється також у радіодіапазоні. Радіомоніторинг Сонця здійснюється на кількох частотах, найтриваліші спостереження, розпочаті у 1947 р., проводяться на частоті 2800 МГц, що відповідає довжині хвилі 10,7 см. За такої довжини хвилі магнітосфера й іоносфера прозорі для потоку радіовипромінювання, за одиницю якого взято 10—22 Вт/(м2МГц) (SFU — solar flux unit, одиниця сонячного потоку). Виведено емпіричну формулу, що зв'язує число сонячних плям і потік за довжини хвилі 10,7 см, що є важливим індикатором щоденної зміни потоку сонячного випромінювання в ультрафіолетовому діапазоні довжин хвиль, які істотно впливають на верхню атмосферу Землі.
Мережа з кількох десятків нейтронних моніторів, розташована по всій земній кулі, проводить щоденні вимірювання потоків галактичних космічних променів і сонячних енергетичних частинок. Деякі з цих даних доступні в інтерактивному режимі. Магнітометричні станції, об’єднані в міжнародну мережу INTERMAG-NET, вимірюють горизонтальну складову магнітного поля, за якою виявляють збурення, спричинені струмами в магнітосфері й іоносфері під час магнітних бур і суббур. Збурення, зумовлені суббуровою системою струмів, які замикаються через іоносферу, вимірюються на 10—14 станціях в авроральній зоні і, починаючи з 1957 р., характеризуються АЕ-індексом, що визначається як різниця максимального і мінімального збурень поля. Збурення поля кільцевим струмом (КС) магнітної бурі вимірюють 4 станції, розташовані в екваторіальній зоні.
Моніторинг стану нижньої іоносфери проводиться за допомогою радарів та іонозондів. Радарні спостереження постачають інформацію про відбивну здатність іоносфери, іонозонди дають змогу визначити висоту і максимальне значення електронної концентрації (Р-шару іоносфери). Ще одним засобом діагностики стану іоносфери є моніторинг загального вмісту електронів (ЗВЕ) за висотою, здійснюваний засобами GPS. Дані деяких іонозондів, мережі радарів SuperDARN і доступні в реальному часі, через Інтернет.
Космічні засоби моніторингу дають значно більше інформації про стан космічної погоди. Водночас велика частка космічних місій має науковий характер і даними з них не можна скористатися для оперативного прогнозу. В реальному часі доступні дані кількох апаратів. До них належать супутники типу GEOS, два з яких постійно знаходяться на варті.
