Un'immagine composita di un'espulsione di massa coronale vista dall'Osservatorio solare ed eliosferico. Credito:ESA, NASA/SOHO
La NASA è da tempo leader nella comprensione della scienza del tempo spaziale, compresa la ricerca sul potenziale delle correnti elettriche indotte per interrompere i nostri sistemi di alimentazione. L'anno scorso, Gli scienziati della NASA hanno lavorato con scienziati e ingegneri di istituti di ricerca e industria durante un paio di workshop intensivi di una settimana per valutare lo stato della scienza che circonda questo tipo di tempo spaziale. Questa sintesi è stata pubblicata il 30 gennaio 2017, nel diario Meteo spaziale .
Le tempeste solari possono influenzare le nostre reti elettriche, sistemi ferroviari e condotte sotterranee attraverso un fenomeno chiamato correnti geomagnetiche indotte, o GIC. Il sole rilascia regolarmente un flusso costante di materiale solare magnetico chiamato vento solare, insieme a occasionali enormi nubi di materiale solare chiamate espulsioni di massa coronale. Questo materiale interagisce con il campo magnetico terrestre, provocando modifiche temporanee. Quel cambiamento temporaneo del campo magnetico può creare correnti elettriche appena sotto la superficie terrestre. Questi sono GIC.
Lungo, magro, strutture metalliche vicino alla superficie terrestre, come condotte sotterranee, ferrovie e linee elettriche, possono fungere da cavi giganti per queste correnti, facendo scorrere l'elettricità per lunghe distanze nel sottosuolo. Questa corrente elettrica può causare problemi a tutte e tre le strutture, ed è particolarmente difficile da gestire nei sistemi di alimentazione, dove controllare la quantità di corrente elettrica è fondamentale per mantenere le luci accese. In condizioni estreme, I GIC possono causare blackout temporanei, il che significa che lo studio della meteorologia spaziale è una componente cruciale per la gestione delle emergenze.
"Avevamo già una buona conoscenza dei principali elementi in movimento che possono influenzare i sistemi di alimentazione, " ha detto Antti Pulkkinen, un ricercatore di meteorologia spaziale presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Ma questo è stato il primo che abbiamo avuto esperti solari, scienziati eliosferici, fisici magnetosferici, ingegneri energetici e funzionari della gestione delle emergenze tutti insieme in una stanza."
Sebbene i GIC possano principalmente causare problemi ai sistemi di alimentazione, ferrovie e oleodotti non sono immuni.
"I ricercatori hanno trovato una correlazione positiva tra le tempeste geomagnetiche e il cattivo funzionamento dei sistemi di segnalamento ferroviario, " disse Pulkkinen, che è anche membro del Centro di modellazione coordinata della comunità incentrato sulla ricerca sulla meteorologia spaziale con sede a Goddard.
Questo perché i segnali ferroviari, che in genere controllano il traffico agli incroci tra i binari o agli incroci con le strade, operare su un sistema automatizzato a circuito chiuso/aperto. Se le ruote metalliche di un treno sono sul binario vicino al segnale, chiudono il circuito elettrico, permettendo alla corrente elettrica di fluire verso il segnale e accenderlo.
Correnti Indotte Geomagneticamente, o GIC, può derivare da tempeste geomagnetiche, un tipo di evento meteorologico spaziale in cui il campo magnetico terrestre viene scosso dal materiale solare magnetico in arrivo. I campi magnetici che cambiano rapidamente creano GIC attraverso un processo chiamato induzione elettromagnetica. I GIC possono fluire attraverso i binari ferroviari, condutture sotterranee e reti elettriche. Credito:NASA
"Le correnti indotte geomagneticamente potrebbero chiudere quel circuito e far sì che il sistema segnali che c'è un treno quando non c'è, " disse Pulkkinen.
Allo stesso modo, la corrente che scorre negli oleodotti potrebbe creare falsi allarmi, spingendo gli operatori a ispezionare le condutture che non sono danneggiate o malfunzionanti.
Nei sistemi di alimentazione, i GIC da un forte evento meteorologico spaziale possono causare qualcosa chiamato collasso di tensione. Il collasso di tensione è uno stato temporaneo in cui la tensione di un segmento di un sistema di alimentazione va a zero. Poiché la tensione è necessaria per il flusso di corrente, il crollo della tensione può causare blackout nelle aree colpite.
Sebbene i blackout causati dal crollo della tensione possano avere enormi effetti sui trasporti, sanità e commercio, È improbabile che i GIC causino danni permanenti a grandi sezioni dei sistemi di alimentazione.
"Affinché si verifichino danni permanenti al trasformatore, ci devono essere livelli sostenuti di GIC che passano attraverso il trasformatore, " ha detto Pulkkinen. "Sappiamo che non è così che funzionano i GIC. I GIC tendono ad essere molto più rumorosi e di breve durata, un danno fisico così diffuso ai trasformatori è improbabile anche durante grandi tempeste".
Gli scienziati che hanno lavorato al sondaggio, parte del Living With a Star Institute della NASA, ha anche creato un elenco delle domande chiave senza risposta nella scienza GIC, principalmente legati alla modellazione e previsione al computer. Il precedente lavoro dei membri del gruppo sulla scienza e la preparazione del GIC è già stato utilizzato per definire nuovi standard per le aziende elettriche per proteggersi dai blackout. A settembre 2016, la Commissione federale per la regolamentazione dell'energia, o FERC, ha rilasciato nuovi standard che richiedono alle aziende elettriche di valutare e prepararsi per potenziali interruzioni del GIC.
"Siamo davvero orgogliosi che i membri del nostro team abbiano dato importanti contributi agli standard FERC aggiornati, " ha detto Pulkkinen. "Dimostra anche che gli Stati Uniti stanno lavorando attivamente per affrontare il rischio GIC".
