Nyt netværk er installeret til at undersøge rumvejr over Sydamerika

En gruppe brasilianske forskere tilknyttet National Space Research Institute (INPE) arbejder på at installere et netværk bestående af magnetometre (instrumenter, der bruges til at måle intensiteten af ​​et magnetfelt) i Sydamerika.

Embrace Magnetometer Network for South America (Embrace MagNet) involverer fælles indsats fra andre latinamerikanske institutioner med det formål at studere de specifikke egenskaber ved magnetiske feltforstyrrelser over kontinentet og sammenligne deres intensiteter med dem, der forekommer andre steder i verden. Den mulige skade forårsaget af rumvejr på elektroniske apparater er også et primært emne.

Beliggende i Sao Jose dos Campos, Brasilien, ved hovedkvarteret for National Space Research Institute (Inpe), Embrace MagNet har allerede 13 magnetometre i gang. Når netværket er færdigt, den består af 24 magnetometre installeret i 16 brasilianske stater og Argentina, Chile og Uruguay.

Inden du omfavner MagNet, Sydamerikanske forskere var afhængige af data fra institutioner i USA, Europa og Japan for at undersøge forstyrrelser af magnetfelt i Sydamerika, ifølge INPEs chef for rum- og atmosfæriske videnskaber, Clezio Marcos De Nardin.

"Magnetiske forstyrrelser er ikke ækvivalente på den nordlige og sydlige halvkugle. Flere publikationer i den videnskabelige litteratur viser, at aurora borealis og aurora australis ikke er symmetriske, enten, "siger forskeren." Baseret på deres data, da vi hørte, at magnetfeltet var forstyrret, vi anede ikke, om forstyrrelsen havde nået Brasilien, eller om vi kunne antage, at forstyrrelsen opstod i denne sektor, "tilføjer han.

Initiativet var genstand for to artikler skrevet af De Nardin og kolleger, for nylig udgivet i Radiovidenskab , et tidsskrift for American Geophysical Union. Den første artikel beskriver netværkets videnskabelige mål og beskriver dets design, udstyr, og installation og behandling af de data, den producerer. I den anden artikel, forfatterne afslører initiativets første videnskabelige resultater.

Soludbrud forårsager vigtige fænomener i magnetfeltet. De udsender elektromagnetisk stråling (lys) og massive mængder stærkt energiserede partikler ud i rummet. Kører i mere end 2 millioner kilometer i timen, partiklerne når Jorden på få dage, bombardere det magnetiske felt, der omgiver og beskytter planeten.

Interaktioner mellem energiserede solpartikler og Jordens magnetfelt forårsager forstyrrelser rundt om i verden, producerer auroras i stratosfæren over Nord- og Sydpolen.

"I auroralregionerne interaktionerne mellem magnetiske skyer og magnetfeltet skaber et system af strømme i 100 km højde, der kan beskadige udstyr på jorden, "sagde medforfatter Paulo Roberto Fagundes. Fagundes er professor ved Paraíba Valley University (UNIVAP) i São José dos Campos, São Paulo delstat.

De solfænomener, der når Jorden, kan forårsage interferens i satellitnavigationssystemer, f.eks. den GPS, der bruges af motorkøretøjer, fly og skibe, hvis drift ville blive alvorligt forringet. Soludbrud kan også forårsage elektriske strømme i transformatorer og påvirke beskyttelsen af ​​olie- og gasledninger.

For kraftværker, konsekvenserne kan være endnu værre. Når en solmagnetisk sky rammer Jordens magnetfelt, auroraer vises på himlen og elektriske strømme i jorden. I nærheden af ​​et vandkraftværk, strømmen kan beskadige transformatorer og forstyrre nettet, forårsager en blackout.

Et sådant scenario skete i Nordamerika den 13. marts, 1989, tre en halv dag efter en kæmpe solstorm og soludbrud. Fænomenerne fremkaldte kraftige strømme i jorden forskellige steder i Nordamerika, forårsager en ni timers afbrydelse i den canadiske provins Quebec og et stort sammenbrud i satellittransmission, vejrsatellitter og andre.

"Nylige undersøgelser offentliggjort i tidsskriftet Risikoanalyse anslå, at hvis en geomagnetisk begivenhed som solstormen fra 1989 skulle forekomme i dag, det ville forårsage skade på mellem $ 2,4 billioner og $ 3,4 billioner globalt, "Sagde De Nardin.

Det tager ikke en enorm solstorm at ødelægge elnettet, imidlertid. Enhver solstorm forårsager jordstrømme, der påvirker transformatorer. Derudover vandkraftværker bygget ved siden af ​​store dæmninger og reservoirer er særligt sårbare over for jordstrømmene forårsaget af solstorme. Vandet i reservoirer øger den nuværende transmission. Stadig værre, som vand strømmer gennem møller i kraftcentre, den sender strømmen direkte til transformatorerne.

Højere eller lavere frekvenser af soleksplosioner er direkte forbundet med solcyklussen (dvs. den solmagnetiske aktivitetscyklus), som varer 11 år og er kendetegnet ved successive stigninger og fald i antallet og overfladearealet af solpletter.

"I tider med højeste solaktivitet, transformatorens nedbrydning forværres. Papirer udgivet af IEEE [Institute of Electric and Electronics Engineers] baseret på forskning foretaget i Sydafrika viser, at transformere kan eksplodere, hvis der ikke udføres korrekt vedligeholdelse, "sagde De Nardin, som også er vicedirektør for International Space Environment Service (ISES), et samarbejdsnetværk af rumvejrsserviceorganisationer rundt om i verden.

Baseret på deres analyse af bjerget af data indsamlet hver dag af Embrace MagNet, Brasilianske forskere udvikler et specifikt magnetisk K-indeks for Sydamerika kaldet Ksa-indekset. K-indeks kvantificerer forstyrrelser i den vandrette komponent i Jordens magnetfelt og karakteriserer størrelsen af ​​geomagnetiske storme.

"Vores mål er at producere et K-indeks specifikt til Sydamerika, derfor 'sa'en i akronymet. Vi ved allerede, at det, der sker i resten af ​​verden, ikke er det samme som det, der sker her, "De Nardin sagde." Desuden det lykkedes os også at fange variationen i en soleksplosion i det øjeblik, stråling fra solen nåede Jorden, før stormen. "

Ud over at studere magnetfeltet ved hjælp af Embrace MagNet, projektet har også frembragt en vigtig videnskabelig opdagelse, siger Fagundes. "Vi opdagede eksistensen af ​​et fjerde lag i ionosfæren, F4 -laget. "

Ionosfæren er den del af Jordens øvre atmosfære, der findes mellem cirka 60 km og 500 km over overfladen. Solstråling ioniserer atomerne og molekylerne i dette lag, skaber et lag af elektroner. "Vi kendte til F1, F2 og F3 lag. Nu, vi har opdaget F4, det yderste lag, over 350 km i højden. Vi undersøger mekanismen, der skaber denne struktur, "Sagde Fagundes.