Impacto del Clima Espacial en el Clima de la Tierra - 1

Sobre los impactos meteorológicos espaciales

Diferentes tipos de climas espaciales pueden afectar a diferentes tecnologías en la Tierra. Las llamaradas solares pueden producir los rayos x fuertes que degradan o bloquean las ondas de radio de alta frecuencia usadas para la comunicación de radio durante los acontecimientos conocidos como tormentas del apagón de radio. Las partículas energéticas solares (protones energéticos) pueden penetrar la electrónica de satélite y causar fallas eléctricas. Estas partículas energéticas también bloquean las comunicaciones de radio en las altas latitudes adentro durante tormentas solares de la radiación.

Nota EQ: Si se fijan en los gráficos que publico en Tormentas Solares ( Etiqueta), verán leyendo la presente ¿Porqué lo hago?

Las expulsiones de masa coronal (CMEs) pueden causar tormentas geomagnéticas en la Tierra e inducir corrientes adicionales en el suelo que pueden degradar las operaciones de la red eléctrica.

Las tormentas geomagnéticas también pueden modificar la señal de los sistemas de navegación por radio (GPS y GNSS) causando una precisión degradada. Las tormentas geomagnéticas también producen la Aurora. El clima espacial afectará a las personas que dependen de estas tecnologías. Una descripción de algunos de los fenómenos meteorológicos espaciales se puede encontrar en los fenómenos meteorológicos espaciales.

El clima espacial describe las variaciones en el ambiente espacial entre el Sol y la Tierra. Particularmente el tiempo del espacio describe los fenómenos que afectan sistemas y tecnologías en órbita y en la Tierra. El clima espacial puede ocurrir en cualquier lugar desde la superficie del Sol hasta la superficie de la Tierra. Como una tormenta espacial deja el Sol, pasa a través de la corona y en el viento solar. Cuando llega a la Tierra, energiza la magnetosfera de la Tierra y acelera los electrones y protones hasta las líneas de campo magnético de la Tierra donde chocan con la atmósfera y la ionosfera, especialmente en las altas latitudes. Cada componente del clima espacial impacta en una tecnología diferente. Una descripción de algunos de los impactos del tiempo del espacio se puede encontrar en:

Impactos Meteorológicos Espaciales.

Transmisión de energía eléctrica

La red eléctrica de la energía, y consecuentemente la energía a su hogar y negocio, se puede interrumpir por el tiempo del espacio.  Uno de los grandes descubrimientos del siglo XIX fue la constatación de que un campo magnético que varía en el tiempo es capaz de producir una corriente eléctrica en un alambre conductor.  La idea básica es que el ritmo de cambio del flujo magnético (es decir, líneas de fuerza magnética) que pasa a través de un bucle actual es proporcional a la corriente que se genera alrededor del bucle. Un descubrimiento levemente anterior pero igualmente importante era que un alambre corriente-que llevaba produce un campo magnético.  La aplicación de estos principios es ampliamente frecuente en la sociedad moderna en los generadores de energía eléctrica, transformadores de energía eléctrica, y motores eléctricos, por ejemplo.

Los campos magnéticos que varían en el tiempo y los sistemas de corriente eléctrica no son sólo fenómenos artificiales, sino que, de hecho, también son muy comunes en la naturaleza.  Los sistemas eléctricos naturales de la corriente que varían en tiempo se pueden encontrar dentro de la Tierra, en los océanos, y en la atmósfera superior de la Tierra (sobre ~ 100 kilómetros) donde los componentes de la atmósfera incluyen los iones positivamente cargados y los electrones negativamente cargados que se mueven alrededor en una miríada de maneras complicadas.  Muchos de estos sistemas de corriente atmosférica superior están constantemente presentes y modulan de manera regular en respuesta a la rotación de la Tierra, la atracción gravitacional de la Luna, y la lenta variación de la radiación solar a lo largo del ciclo solar.  A veces, sin embargo, estos sistemas actuales se pueden mejorar enormemente y exhibir cambios rápidos con tiempo y espacio, un fenómeno referido típicamente como tormenta geomagnética.  Las tempestades geomagnéticas a su vez son causadas por disturbios que se propagan lejos del Sol, viajan a través del espacio interplanetario e interactúan con el ambiente espacial de la Tierra.

Podríamos esperar que los inventores tempranos de los sistemas telegráficos no se percataran de que el circuito eléctrico que estaban construyendo estaba enhebrado por líneas de flujo magnético producido naturalmente, y, aún más sorprendente, que este flujo podría variar con el tiempo e inducir una corriente natural en su sistema.  No fue demasiado tiempo después de su despliegue, sin embargo, que los informes de corrientes anómalas fueron observados que podrían prohibir a veces la comunicación o podrían permitir que un sistema sea funcionado sin una fuente de energía eléctrica, o en casos más dramáticos causan el papel de la grabación para coger el fuego (véase la revisión por boteler 2003 y las referencias en esto).  Los efectos similares continuaron siendo notados de vez en cuando con la generación siguiente de las líneas de comunicación (cables coaxiales).

Otro sistema de circuitos eléctricos artificiales comenzó a crecer con la llegada de los sistemas de energía eléctrica. Al igual que los telégrafos, esta complicada colección de circuitos está enhebrada por un flujo magnético producido naturalmente y al igual que las telegrafías, las rápidas variaciones de este flujo magnético durante las tormentas geomagnéticas causan una corriente producida naturalmente para fluir a través del sistema.  Este efecto fue divulgado primero después del 24 de marzo de 1940 tormenta geomagnética (Davidson, 1940; vea también Germaine, 1940 para los informes de efectos sobre los cables de comunicación de línea larga).  Numerosos impactos grandes y moderados a la red se han reportado a lo largo de los años, incluyendo un apagón de la energía en 1958 (Lanzerotti & Gregori, 1986), el tropezar del equipo y problemas de la estabilidad del voltaje (4 de agosto 1972), un apagón de nueve horas en Canadá y una pérdida del transformador (13 de marzo 1989-vea la foto) (ver boteler, 2001, para una compilación completa de efectos).

La evaluación del impacto de las tormentas geomagnéticas en la red eléctrica implica una serie de consideraciones.  La trayectoria para el flujo actual que responde a las corrientes externas variables en la atmósfera superior sigue caminos artificiales de la corriente en el suelo (las líneas de energía) así como varias trayectorias de la corriente natural (e.g. conduciendo las estructuras debajo del suelo y de los cuerpos cercanos del agua).  Una vez que se contabilizan los caminos de corriente natural, el campo geoeléctrico neto que se impone en las trayectorias de corriente artificial resulta en un cuasi d.c. (períodos de 10 segundos a 10 ' s (decenas) de minutos) de corriente en las líneas eléctricas. 

 Estas corrientes inducidas geomagnéticamente causan la "corriente emocionante" en los transformadores de energía para funcionar fuera de su gama diseñada, dando por resultado la saturación del material magnético de la base dentro del transformador.  Una vez que el núcleo se satura, el transformador ya no proporciona ninguna fuerza electromotriz trasera (una especie de inercia eléctrica) y las corrientes y tensiones en los arrollamientos se vuelven anormalmente grandes.

Dependiendo del diseño del transformador, esto puede conducir a la calefacción de las estructuras circundantes debido a las corrientes inducidas del ' Eddy que tienen el potencial de dañar las piezas del transformador.  Un impacto adicional de la saturación del transformador es que las tensiones y corrientes ya no tienen una forma sinusoidal simple (60 ciclo) y esto puede causar que el equipo de protección en cualquier otro lugar de la red se dispare cuando no debería.  Estos ' viajes ' del equipo pueden tomar el equipo necesario fuera de línea y causar problemas de estabilidad de voltaje.  Un problema adicional para el sistema es que todos los transformadores que están saturando se muestran como una carga inductiva significativa en la cuadrícula en su conjunto.  Esto significa que un sistema que está cerca de los niveles máximos de demanda antes del evento de la tormenta geomagnética puede no ser capaz de satisfacer la demanda de energía total cuando ocurre la tormenta geomagnética, lo que conduce a apagones parciales o de todo el sistema.

References
Boteler, D.H., Geomagnetic Hazards to Conducting Networks, Natural Hazards, 28: 537-561, 2003
Boteler, D.H, Geomagnetic Hazards, Geological Survey of Canada, Bulletin 548, 2001
Davidson, W.F., The magnetic storm of March 24, 1940 – effects in the power system, Edison Electric Institute Bulletin, 1940
Germaine, L.W., The magnetic storm of March 24, 1940 – effects in the communication system, Edison Electric Institute Bulletin, 1940
Lanzerotti, L.J. and G.P. Gregori, Telluric currents: the natural environment and interactions with man-made systems; in The Earth’s Electrical Environment, (ed) R. Roble and E.P. Krider; National Academy Press, Washington D.C., pp 232-257, 1986

Tormentas Geomagnéticas

Una tormenta geomagnética es un disturbio importante de la magnetosfera de la Tierra que ocurre cuando hay un intercambio muy eficiente de energía del viento solar en el ambiente del espacio que rodea la Tierra. Estas tormentas resultan de variaciones en el viento solar que produce cambios importantes en las corrientes, plasmas y campos en la magnetosfera de la Tierra. Las condiciones solares del viento que son eficaces para crear las tormentas geomagnéticas son sostenidos (por varias a muchas horas) períodos de viento solar de alta velocidad, y lo más importante, un campo magnético dirigido al sur del viento solar (enfrente de la dirección del campo de la Tierra) en el lado de día de la magnetosfera. Esta condición es efectiva para transferir energía del viento solar a la magnetosfera de la Tierra.

Las tormentas más grandes que resultan de estas condiciones se asocian a las expulsiones totales coronales solares (CMEs) donde un mil millones de toneladas o tan del plasma del Sol, con su campo magnético encajado, llega a la Tierra. CMEs típicamente tardan varios días en llegar a la Tierra, pero se han observado, para algunas de las tormentas más intensas, para llegar en tan corto como 18 horas.

Otro disturbio solar del viento que crea condiciones favorables a las tormentas geomagnéticas es una corriente solar de alta velocidad del viento (HSS). HSSs el arado en el viento solar más lento en frente y crea las regiones Co-que rotan de la interacción, o CIRS. Estas regiones se relacionan a menudo con las tormentas geomagnéticas que mientras que menos intensas que las tormentas de CME, pueden depositar a menudo más energía en el magnetosfera de la Tierra sobre un intervalo más largo.

Nota EQ: Si van a la publicación de 18 de junio, 2017, verán todas estas característica expresadas. Sin alarmas por sierto. Pero con la recomendación "Atentos"

Mi amigo Guillermo Serrano  me advirtió sobre la palabra "sierto"....una burrada disculpen es CIERTO....jajaja! me equivoqué.

Las tormentas también dan lugar a corrientes intensas en el magnetosfera, cambios en los cinturones de radiación, y cambios en la ionosfera, incluyendo la calefacción de la ionosfera y la región de la atmósfera superior llamada la termosfera. En el espacio, un anillo de corriente hacia el oeste alrededor de la Tierra produce disturbios magnéticos en el suelo. Una medida de esta corriente, el índice del tiempo de la tormenta del disturbio (DST), se ha utilizado históricamente para caracterizar el tamaño de una tormenta geomagnética. Además, hay corrientes producidas en la magnetosfera que siguen el campo magnético, llamadas corrientes alineadas en el campo, y estas se conectan a corrientes intensas en la ionosfera auroral. Estas corrientes del auroral, llamadas los Electrojets de Auroral, también producen disturbios magnéticos grandes. Juntos, todas estas corrientes, y las desviaciones magnéticas que producen en el suelo, se utilizan para generar un índice de disturbio geomagnético planetario llamado KP. Este índice es la base de una de las tres escalas climáticas espaciales de la NOAA, la tormenta geomagnética o la escala g, que se utiliza para describir el clima espacial que puede perturbar los sistemas en la Tierra.

Durante las tormentas, las corrientes en la ionosfera, así como las partículas energéticas que se precipitan en la ionosfera añaden energía en forma de calor que puede aumentar la densidad y distribución de la densidad en la atmósfera superior, causando un arrastre adicional sobre los satélites en órbita baja de la Tierra. La calefacción local también crea fuertes variaciones horizontales en la densidad de la ionosfera que pueden modificar el camino de las señales de radio y crear errores en la información de posicionamiento proporcionada por GPS. Mientras que las tormentas crean la Aurora Hermosa, también pueden interrumpir sistemas de navegación tales como el sistema global del satélite de la navegación (GNSS) y crear las corrientes inducidas geomagnéticas dañosas (GIC) en la red eléctrica y las tuberías.

Space Weather Prediction Center

National Oceanic and Atmospheric Administration

Nota EQ: Hasta acá los dejo por hoy. Comprenderán porqué no he querido escribir sobre esto en el máximo  del presente ciclo solar, cuando el Ïndice Kp era todo rojo con las barras en 6 o 7.

Traducción y Notas: El Quelonio Volador