ΓΕΩ-ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ
Το έχω λάβει εδώ και καιρό από τον εξ ΗΠΑ, συνεργάτη μου Στεφανο Ατσαλο, αλλά λόγω των άλλων θεμάτων της επικαιρότητας, το πήγα λίγο παραπίσω. Ας μελετήσουμε ότι γράφει ο Στέφανος…
Σε συνέχεια της αναφοράς στις επικοινωνίες και των ευεργετημάτων που μας προσφέρουν πρέπει να γνωρίζουμε και τις αδυναμίες αυτών των συστημάτων διότι έτσι μόνο μπορούμε να έχουμε μια ολοκληρωμένη εικόνα για το τι συμβαίνει γύρω μας.
Όλοι έχουμε ακούσει για τις μαγνητικές καταιγίδες. Λίγο «κολύμπι στα βαθιά» δεν θα ήταν άσχημο, δεδομένου ότι είμαστε χρήστες, πληρώνουμε και συγχρόνως κάποια επαγγέλματα επηρεάζονται άμεσα από αυτό το φαινόμενο.
Είναι γνωστό ότι η γη έχει την δική της προστατευτική ασπίδα που ονομάζεται μαγνητόσφαιρα.
Μαγνητόσφαιρα είναι η περιοχή γύρω από ένα αστρονομικό αντικείμενο η οποία εξουσιάζεται η οργανώνεται από το μαγνητικό του πεδίο. Η γη είναι περικυκλωμένη από την μαγνητόσφαιρα όπως και άλλοι μαγνητισμένοι πλανήτες όπως, ο Ερμής, ο Κρόνος, ο Δίας, ο Ουρανός, ο Ποσειδώνας, ενώ ο Άρης έχει ετερόκλητο (ανομοιόμορφο) μαγνητισμό.
Η μαγνητόσφαιρα της γης ανακαλύφθηκε το 1958 από τον Explorer 1 κατά την διάρκεια της έρευνας που έγινε για το Διεθνές Γεωφυσικό Έτος. Πριν από αυτό οι επιστήμονες γνώριζαν την ύπαρξη ηλεκτρικών ρευμάτων στο διάστημα από ηλιακές εκρήξεις και ότι κάποια από αυτά δημιουργούσαν μαγνητικές «ανωμαλίες». Κανείς όμως δεν γνώριζε την θέση τους και το γιατί, όπως επίσης δεν γνώριζαν την ύπαρξη του ηλιακού ανέμου (solar wind). Τον Αύγουστο και τον Σεπτέμβριο του 1958 έγινε ένα ερευνητικό έργο με την επωνυμία «Άργος» για να επαληθευθεί η θεωρία του σχηματισμού ζωνών ακτινοβολίας για πιθανή τακτική χρήση τους σε πόλεμο.
Το 1959 ο Thomas Gold πρότεινε το όνομα μαγνητόσφαιρα γράφοντας τα εξής:
Η περιοχή επάνω από την ιονόσφαιρα στην οποία το μαγνητικό πεδίο της γης έχει τον έλεγχο της κίνησης των αερίων και των γρήγορα φορτισμένων σωματίδιων, είναι γνωστό ότι μπορούν να επεκταθούν μέχρι και 10 φορές την ακτίνα της γης, μπορεί κατάλληλα να ονομασθεί μαγνητόσφαιρα.
Οι μαγνητικές τώρα καταιγίδες προέρχονται από στεφανιαίες μαζικές εκτινάξεις (εκρήξεις) πλάσματος που αποτελούνται από ηλεκτρόνια και πρωτόνια δημιουργώντας τον ηλιακό άνεμο (solar wind) που μεταφέρει αυτά τα σωματίδια.
Ηλιακός άνεμος είναι ένα ωστικό κύμα που κτυπά το μαγνητικό πεδίο της γης ,24-36 ώρες από την στιγμή που θα δημιουργηθεί. Αυτό συμβαίνει μόνον όταν το κύμα έχει κατεύθυνση προς την γη. Η πίεση του ηλιακού ανέμου αυξάνει ή μειώνεται ανάλογα με την δραστηριότητα του ήλιου. Αυτός ο άνεμος αλλάζει, τροποποιεί, τα ηλεκτρικά ρεύματα στην ιονόσφαιρα. Συνήθως οι μαγνητικές καταιγίδες διαρκούν 24-48 ώρες, αλλά σε μερικές περιπτώσεις η διάρκεια τους μπορεί να είναι ακόμη και ήμερες.
Οι μαγνητικές καταιγίδες επηρεάζουν άμεσα ραδιοφωνικές εκπομπές ιδιαίτερα σταθμούς με παγκόσμια εμβέλεια όπως « η φωνή της Αμερικής» ,το «ελεύθερο ραδιόφωνο» και επίσης προκαλούν διακοπές ρεύματος (black outs), βλάβες στους δορυφόρους και στις ηλεκτρικές γραμμές μεταφοράς ρεύματος.
Όταν αυτά τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια φτάσουν στην γη προκαλούν ανωμαλίες στην μαγνητόσφαιρα πιέζοντας την από την πλευρά που βλέπει προς τον ήλιο και εκτείνεται μέχρι την σκοτεινή πλευρά της. Όταν η μαγνητόσφαιρα «επανασυνδέεται» στην σκοτεινή πλευρά, δημιουργεί τρισεκατομμύρια watts ηλεκτρικής ισχύος που επιστρέφουν στην ανώτερη ατμόσφαιρα της γης. Αυτή η διαδικασία προκαλεί τα «βόρεια φώτα» το γνωστό σε εμάς Βόρειο Σέλας ή aurora όπως το λένε Αγγλικά.
Ο ηλιακός άνεμος ωστόσο μεταφέρει και το μαγνητικό πεδίο του ήλιου. Το πεδίο αυτό έχει βόρειο η νότιο προσανατολισμό. Όταν ο ηλιακός άνεμος έχει ενεργητικές εκρήξεις, διαστέλλει και συστέλλει την μαγνητόσφαιρα. Αν τώρα ο άνεμος αυτός πάρει την πολικότητα του νότου τότε πρέπει να περιμένουμε γεωμαγνητικές καταιγίδες.
Κατά την διάρκεια της καταιγίδας το στρώμα F2 της ιονόσφαιρας θα γίνει ασταθές ,θα τεμαχιστεί και μπορεί ακόμη να εξαφανιστεί. Στο βορειο και νότιο πόλο aurora θα είναι ορατά στο ουρανό. Όταν δημιουργούνται στον Βορρά λέγονται aurora borealis ενώ oταν δημιουργούνται στον Νότο λέγονται aurora australis.
Επιδράσεις των μαγνητικών καταιγίδων.
Κίνδυνος ακτινοβολίας στον άνθρωπο.
Έντονες ηλιακές «φωτοβολίδες» απελευθερώνουν σωματίδια πάρα πολύ μεγάλης ενέργειας και μπορούν να τραυματίσουν έναν άνθρωπο, τόσο, όσο μια χαμηλής ενέργειας ατομική έκρηξη. Η ατμόσφαιρα και η μαγνητόσφαιρα της γης μας προσφέρουν αρκετή προστασία στο έδαφος αλλά οι αστροναύτες στο διάστημα μπορεί να λάβουν θανατηφόρες δόσεις τέτοιας ακτινοβολίας. Η διεισδυτικότητα τέτοιων σωματίδιων υψηλής ενέργειας σε ζωντανά κύτταρα μπορεί να προκαλέσει βλάβη στο χρωμόσωμα, καρκίνο και να δημιουργήσει άλλα προβλήματα υγείας.
Μεγάλες δόσεις μπορεί να είναι ακαριαία θανατηφόρες. Τα ηλιακά πρωτόνια μπορεί να επηρεάσουν ακόμη και επιβαίνοντες σε αεροπλάνα που πετούν σε μεγάλα ύψη, αν και αυτό είναι σπάνιο να συμβεί. Παρ όλα αυτά λαμβάνεται υπόψιν μια τέτοια εκδοχη. Απο τους δορυφόρους που παρακολουθούν τέτοια φαινόμενα λαμβάνονται πληροφορίες περί ηλιακών πρωτονίων και αν χρειαστεί αλλάζουν οι αεροδιάδρομοι και τα ύψη για την ασφάλεια των επιβαινόντων.
Το κλίμα
Ο ήλιος είναι η «μηχανή» της θερμότητας. Οδηγεί την κυκλοφορία της ατμόσφαιρας καθώς επίσης είναι και μια σταθερή πηγή ενέργειας. Πρόσφατες έρευνες όμως έδειξαν ότι αυτή η ενέργεια του ήλιου κυμαίνεται μέχρι 2/10 μιας (1) ποσοστιαίας μονάδας στα 11 χρόνια του ηλιακού κύκλου. Προσωρινές μειώσεις μέχρι μισής ποσοστιαίας μονάδας (0.05% ) έχουν παρατηρηθεί. Οι επιστήμονες που ασχολούνται με την ατμόσφαιρα λένε ότι τέτοιες αλλαγές είναι σημαντικές και θα διαφοροποιήσουν το κλίμα με τα χρόνια. Η ανάπτυξη των φυτών έδειξε ότι μεταβάλλεται μεταξύ των 11 και 22 χρόνων των ηλιακών κύκλων.
Ενώ πριν 300 χρόνια οι κύκλοι του ήλιου ήταν φυσιολογικοί, υπήρξε μια περίοδος 70 ετών μεταξύ 17ου και 18ου αιώνα που παρατηρήθηκαν κάποιες διακυμάνσεις.
Κατά την διάρκεια της «επίθεσης» των πρωτονίων όλο και περισσότερα ενεργητικά σωματίδια φτάνουν στο μέσον της γήινης ατμόσφαιρας δημιουργώντας μοριακό ιονισμό που καταστρέφει το στρώμα του όζοντος, επιτρέποντας αυξημένες ποσότητες επικίνδυνης υπεριώδους ακτινοβολίας να φτάσουν στην επιφάνεια της γης. Πρέπει να θυμίσουμε ένα περιστατικό ηλιακών πρωτονίων το 1982 που είχε σαν αποτέλεσμα την μείωση της πυκνότητας του όζοντος κατά 70%
Βιολογία
Υπάρχουν σήμερα αρκετές αποδείξεις ότι οι αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο επηρεάζουν τα βιολογικά συστήματα. Μελέτες απέδειξαν ότι καταπιεσμένα βιολογικά συστήματα οδηγούν τον άνθρωπο σε διακυμάνσεις συμπεριφοράς.
Η μείωση της ικανότητας ναυτιλίας των ταχυδρομικών περιστεριών κατά την διάρκεια των μαγνητικών καταιγίδων, ήταν κάτι που παρατηρήθηκε σε πολλές μελέτες. Τα περιστέρια και άλλα αποδημητικά ζώα όπως, δελφίνια και φάλαινες, έχουν βιολογικές πυξίδες που αποτελούνται από το ορυκτό μαγνητίτη ο οποίος είναι τυλιγμένος σε δέσμες στα κύτταρα των νεύρων. Ενώ αυτό μπορεί να μην είναι το πρωτεύων σύστημα ναυτιλίας, έχει όμως παρατηρηθεί ότι τα ταχυδρομικά περιστέρια δεν γύρισαν στο «σπίτι» τους κατά την διάρκεια μαγνητικών καταιγίδων και οι ιδιοκτήτες τους ζητούν να μάθουν πότε υπάρχουν γεωμαγνητικές προειδοποιήσεις (alerts) για να επιτρέψουν τα περιστέρια να πετάξουν.
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΝΤΑΙ.
Επικοινωνίες
Πολλά συστήματα επικοινωνιών χρησιμοποιούν την ιονόσφαιρα για την ανάκλαση των ραδιοκυμάτων σε μεγάλες αποστάσεις. Οι ιονοσφαιρικες θύελλες μπορούν να έχουν επιπτώσεις σε όλα τα γεωγραφικά πλάτη. Μερικές συχνότητες απορροφώνται και άλλες αντανακλώνται οδηγώντας τα σε γρήγορες διακυμάνσεις και απροσδόκητες πορείες. Η τηλεόραση και οι εμπορικοί σταθμοί επηρεάζονται ελάχιστα από την ηλιακή δραστηριότητα, ενώ επικοινωνίες εδάφους-αέρος, πλοίου-στεριάς, και ραδιοφωνικοί σταθμοί όπως η «φωνή της Αμερικής», το «ελεύθερο ευρωπαϊκό ραδιόφωνο» και οι ερασιτεχνικοί ραδιοσταθμοί συχνά διακόπτονται. Οι χειριστές των υψηλών αυτών συχνοτήτων των σταθμών, βασίζονται στις προειδοποιήσεις των μαγνητικών καταιγίδων για να κρατήσουν τα συστήματα σε λειτουργία.
Δεδομένου ότι η τεχνολογία έχει επιτρέψει στα τμήματα διαστημικών σκαφών να γίνονται όλο και μικρότερα, αυτά τα συστήματα μινιατούρες είναι περισσότερο ευάλωτα από ενεργητικά ηλιακά σωματίδια. Αυτά τα μόρια μπορούν να προκαλέσουν φυσική ζημιά στα microchips και να αλλάξουν οι εντολές του λογισμικού στα computers του δορυφόρου.
Διαφορική φόρτιση
Ένα άλλο πρόβλημα για τους χειριστές των δορυφόρων είναι η διαφορική φόρτιση. Κατά την διάρκεια των μαγνητικών καταιγίδων ο αριθμός και η ενέργεια των ηλεκτρονίων και των ιόντων αυξάνονται. Όταν ένας δορυφόρος ταξιδεύει μέσω αυτού του ενεργοποιημένου περιβάλλοντος τα φορτισμένα σωματίδια «κτυπούν» το δορυφόρο προκαλώντας ορισμένα μέρη του να φορτιστούν διαφορετικά και να προκληθεί ηλεκτρικό τόξο (arc) με αποτέλεσμα να υπάρχουν βλάβες στα συστήματα και σε πολλές περιπτώσεις να τα θέτουν έκτος λειτουργίας. Το ηλεκτρόνιο είναι ένα ελαφρύ θεμελιώδες υποατομικό (subatomic) μόριο αρνητικά φορτισμένο. Από την Φυσική γνωρίζουμε ότι ένα φορτισμένο σωματίδιο είναι ηλεκτρικά φορτισμένο. Ηλεκτρική φόρτιση είναι θεμελιώδης ιδιότητα μερικών υποατομικών μορίων η οποία καθορίζει τις ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις τους. Ένα ηλεκτρικό (βολταϊκό) τόξο μπορεί να λιώσει το οξείδιο του ασβεστίου.
Μερικά στρατιωτικά συστήματα ανίχνευσης και έγκαιρης προειδοποίησης, επηρεάζονται και αυτά από τις μαγνητικές καταιγίδες. Τα Radar που εστιάζονται σε έρευνα για στόχους πάνω από τον ορίζοντα (over the horizon radar), τα οποία παρακολουθούν τις απογειώσεις αεροπλάνων, ή εκτόξευση πυραύλων από μεγάλες αποστάσεις, κατά την διάρκεια μαγνητικής καταιγίδας τα σήματα του εκτρέπονται, καθιστώντας το σύστημα αναξιόπιστο.
Μερικά συστήματα που χρησιμοποιούν τα υποβρύχια για τον εντοπισμό άλλων υποβρυχίων βασίζεται στην «μαγνητική υπογραφή». Κατά την διάρκεια μια τέτοιας καταιγίδας η εντόπιση ενός υποβρυχίου από κάποιο άλλο είναι αδύνατη.
Η F.A.A.
Η Υπηρεσία Πολίτικης Αεροπορίας της Αμερικής με συχνότητα ρουτίνας λαμβάνει προειδοποιήσεις (alerts) ώστε να είναι σε θέση να αναγνωρίσει τα προβλήματα επικοινωνιών και να αποφύγει περιττές συντηρήσεις των συστημάτων. Όταν ένα αεροσκάφος και ένας επίγειος σταθμός ευθυγραμμισθούν με τον ήλιο, μπορεί να συμβεί μπλοκάρισμα των επικοινωνιών . Αυτό επίσης μπορεί να συμβεί όταν ένας επίγειος σταθμός και ένας δορυφόρος ευθυγραμμισθούν με τον ήλιο.
Ο ΤΗΛΕΓΡΑΦΟΣ.
Οι τηλεγραφικές γραμμές στο παρελθόν επηρεάζονταν από τις μαγνητικές καταιγίδες. Όπως είναι γνωστό οι τηλεγραφικές γραμμές ήταν «απλωμένες» σε μεγάλες αποστάσεις χρησιμοποιώντας το έδαφος σαν καλώδιο επιστροφής που τροφοδοτείτο από συνεχές ρεύμα (μπαταρία) καθιστώντας το ευάλωτο στις μαγνητικές καταιγίδες. Οι χειριστές αυτών των συσκευών προκειμένου να αποφύγουν βλάβες στο σύστημα αποσύνδεαν την μπαταρία και χρησιμοποιούσαν το ρεύμα της καταιγίδας για την μετάδοση των μηνυμάτων. Σε πολλές όμως περιπτώσεις το ρεύμα ήταν τόσο ισχυρό που προκαλούσε εκρήξεις ακόμη και ηλεκτροπληξία των χειριστών. Οι μαγνητικές καταιγίδες έχουν επιπτώσεις ακόμη και στις τηλεφωνικές γραμμές μεγάλων αποστάσεων συμπεριλαμβανομένων και των υποθαλάσσιων καλωδίων.
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ
Συστήματα ναυτιλίας όπως το GPS, το LORAN και το OMEGA επηρεάζονται αρνητικά από τις μαγνητικές καταιγίδες. Το σύστημα OMEGA, όπως είπαμε στο κείμενο με τα «παλιά», αποτελείται από 8 επίγειους σταθμούς που εκπέμπουν σε χαμηλή συχνότητα για την ακριβή θέση του αεροσκάφους. Σε περίπτωση μαγνητικής καταιγίδας το σύστημα μπορεί να δώσει λάθος πληροφορία που να οδηγήσει ένα αεροσκάφος σε λάθος αρκετών μιλίων. Όταν ένας ναυτίλος έχει προειδοποιηθεί για μαγνητική καταιγίδα πρέπει να ενεργοποιήσει κάποιο άλλο εφεδρικό σύστημα.
Και τα σήματα του GPS επηρεάζονται από μαγνητικές καταιγίδες διότι προκαλούν απότομες διακυμάνσεις στην πυκνότητα της ιονόσφαιρας με αποτέλεσμα το σήμα του GPS να σπινθηροβολεί. Το σπινθηροβόλημα των σημάτων του GPS είναι κάτι που παρακολουθείται από το σύστημα HAARP κατά την διάρκεια πειραμάτων ιονοσφαιρικων μετατροπών.
ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ
Γεωμαγνητικές καταιγίδες και οι εκπομπές υψηλών ποσών υπεριώδους ακτινοβολίας θερμαίνουν την ανώτερη ατμόσφαιρα της γης με αποτέλεσμα να διαστέλλεται. Ο ζεστός αέρας εφόσον θερμαίνεται ανέρχεται και η πυκνότητα της τροχιάς του δορυφόρου που βρίσκεται περίπου στα 1000 χιλιόμετρα αυξάνει σημαντικά. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να αυξηθεί η οπισθέλκουσα του δορυφόρου, αργοπορία και αλλαγή της τροχιάς σε μικρό βαθμό. Για τον λόγο αυτό συχνά διορθώνουν το ύψος του δορυφόρου σε μεγαλύτερο ύψος, διαφορετικά θα επανέλθουν αργά στην γήινη ατμόσφαιρα και θα καταστραφούν.
Το Skylab είναι ένα παράδειγμα πρόωρης «επιστροφής» στην γη διότι δεν λήφθηκαν υπ όψιν οι ηλιακές δραστηριότητες.
Κατά την διάρκεια μιας μεγάλης γεωμαγνητικής καταιγίδας τον Μάρτιο του 1989 , 4 δορυφόροι ναυτιλίας του Πολεμικού Ναυτικού των Η.Π.Α τέθηκαν έκτος λειτουργίας για μια εβδομάδα.
Από την τοποθεσία των δορυφόρων επίσης εξαρτάται για το πόσο τρωτός είναι. Η «ανωμαλία του νότιου Ατλαντικού» είναι ένα επικίνδυνο σημείο για το πέρασμα των δορυφόρων.
ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΕΙΣ
Το γήινο μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιείται από τους γεωλόγους για να καθορίσουν τις υπόγειες δομές των πετρωμάτων. Ως επί το πλείστον αυτοί οι γεωδαιτικοί επιθεωρητές, ψάχνουν για πετρέλαιο, αέρια ή άλλα ορυκτά αποθέματα. Αυτό μπορεί να γίνει τότε μόνον όταν το γήινο πεδίο είναι ήρεμο, ούτως ώστε όλες οι μαγνητικές υπογραφές να μπορούν να ανιχνευθούν. Άλλοι ερευνητές, όμως, προτιμούν να εργαστούν κατά την διάρκεια των μαγνητικών καταιγίδων διότι οι αλλαγές στα ηλεκτρικά ρεύματα τους βοηθούν στην έρευνα για πετρέλαιο ή ορυκτά. Για τον λόγο αυτό βασίζονται στις προειδοποιήσεις (alerts) για να σχεδιάσουν τις χαρτογραφήσεις τους.
ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ
Όταν ένα μαγνητικό πεδίο κινείται κοντά σε ένα αγωγό, όπως είναι ένα καλώδιο, προκαλείται ηλεκτρικό ρεύμα σε αυτόν από ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Αυτό συμβαίνει σε μεγάλη κλίμακα κατά την διάρκεια μαγνητικών καταιγίδων. Οι εταιρείες που παράγουν ρεύμα διαβιβάζουν αυτό το εναλλασσόμενο ρεύμα στους πελάτες τους μέσω των γραμμών (καλωδίων). Τα άμεσα ρεύματα που προκαλούνται σε αυτές τις γραμμές από τις μαγνητικές καταιγίδες είναι επιβλαβή στον ηλεκτρικό εξοπλισμό μετάδοσης ειδικότερα στους μετασχηματιστές, υπερθερμαίνοντας τις σπείρες τους. Αυτή η υπερθέρμανση προκαλεί έναν «εξοντωτικό βομβαρδισμό» στους πυρήνες των συσκευών, περιορίζοντας την απόδοση τους.
Στις 13 Μαρτίου 1989 στο Κεμπέκ του Καναδά 6 εκατομμύρια άνθρωποι έμειναν χωρίς ρεύμα για 9 ώρες από μια τεράστια μαγνητική καταιγίδα καθώς επίσης και κάποιες περιοχές της βορειοανατολικής Η.Π.Α και Σουηδίας.
ΑΓΩΓΟΙ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ
Τα γρήγορα κυμαινόμενα μαγνητικά πεδία μπορούν να προκαλέσουν ρεύματα από ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και στους αγωγούς πετρελαίου. Κατά την διάρκεια τέτοιων φαινόμενων οι μετρητές ροής και διάβρωσης μπορεί να δίνουν λάθος ενδείξεις. Εάν οι μηχανικοί προσπαθήσουν να ισορροπήσουν το ρεύμα ασυναίσθητα, κατά την διάρκεια μαγνητικής καταιγίδας, τα ποσοστά διάβρωσης μπορεί να αυξηθούν ακόμη περισσότερο.
Η διαβρωτική προστασία των αγωγών γίνεται με καθοδική προστασία (cathodic protection) που έχει άμεση σχέση με τον ηλεκτρισμό.
Αυτά τα πολύ συνοπτικά αγαπητοί μου για τις μαγνητικές καταιγίδες.
Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να επισκεφθείτε αυτήν την σελιδα.
Στέφανος Άτσαλος
5 Οκτωβρίου 2008