الجمعة ٠٣ ديسمبر، ٢٠٢١

انضموا للملتقى المدرسي مع

الدكتور سلمان بن جبر آل ثاني

التعايش مع نجمنا الشمس ومسح تأثير الرياح الشمسية على الأرض

26-أبريل-2017

التعايش مع نجمنا الشمس ومسح تأثير الرياح الشمسية على الأرض

sdo_views_of_may_5_2015_x-class_flare

مركز قطر لعلوم الفضاء والفلك: سلمان بن جبر آل ثاني

تؤثر الرياح المغناطيسية القادمة من الشمس بصورة سلبية على الكثير من مظاهر الحياة الحديثة على الأرض، مثل شبكات توليد الكهرباء وسكك الحديد وخطوط الأنابيب وعلى شبكات الكهرباء الأرضية وغيرها من الأمور المهمة في الحياة المعاصرة، ونتيجة لهذا التأثير السلبي على الأرض فقد أجرت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا مسحا شاملا للطقس الفضائي space weather المحيط بكوكب الأرض من اجل التنبؤ بشكل أفضل بمدى تأثيره علينا.

بدأت وكالة الفضاء الأمريكية الرائدة في هذا المجال بإجراء هذه المسوحات لطقس الفضاء منذ العام الماضي، من ضمنها دراسة مدى تعطيل التيارات الكهربائية للأنظمة الكهربائية على الأرض، وفي العام الماضي 2016 أجرى العلماء في ناسا ورشة علمية لمدة أسبوع بالتعاون مع علماء ومهندسين في هذا المجال من اجل تقييم الرأي العلمي الدقيق في الطقس الفضائي المحيط بالأرض، ونشرت نتائج هذه الورشة العلمية في العدد الصادر يوم 30/1/2017 من مجلة الطقس الفضائي journal Space Weather.

ويمكن أن تؤثر العواصف الشمسية Solar Storm على شبكات الطاقة وأنظمة السكك الحديدية وخطوط الأنابيب تحت الأرض من خلال ظاهرة تسمى التيارات المستحدثة جيومغناطيسيا geomagnetically وتختصر إلىGICs     وتطلق الشمس بانتظام تيار مستمر من المواد الشمسية المغناطيسية تسمى الرياح الشمسية Solar Wind، جنبا إلى جنب مع سحب ضخمة من المواد الشمسية في بعض الأحيان تسمى انبعاث كتلي إكليلي coronal mass ejections. هذه المادة تتفاعل مع المجال المغناطيسي للأرض، مما تسبب في تغييرات مؤقتة. هذا التغيير المؤقت في المجال المغناطيسي يمكن أن تخلق التيارات الكهربائية فقط تحت سطح الأرض. وهذه هيGICs.

ويمكن أن تكون الهياكل الطويلة والخفيفة والهياكل المعدنية القريبة من سطح الأرض -مثل خطوط الأنابيب تحت الأرض والسكك الحديدية وخطوط الكهرباء -بمثابة أسلاك عملاقة لهذه التيارات، مما يتسبب في تدفق الكهرباء لمسافات طويلة تحت الأرض. هذا التيار الكهربائي يمكن أن يسبب مشاكل لجميع الهياكل الثلاثة، وأنه من الصعب بشكل خاص لإدارة في أنظمة الطاقة السيطرة على كمية التيار الكهربائي الذي يعتبر المفتاح للحفاظ على استمرار الطاقة. وفي ظل الظروف القاسية، يمكن أن تؤدي التيارات المستحدثة جيومغناطيسيا إلى حدوث انقطاعات مؤقتة للكهرباء، مما يعني أن دراسة طقس الفضاء هي عامل حاسم ومهم لأقسام الطوارئ.

وقال أنتي بولكينن Antti Pulkkinen الباحث في مجال الطقس الفضائي في مركز غودارد للرحلات الفضائية التابع للوكالة كان لدينا بالفعل فهم جيد جدا للقطع المتحركة الرئيسية التي يمكن أن تؤثر على أنظمة الطاقة. لكن هذا كان عندما كنا نملك خبراء في مجال الطاقة suvi_horz2الشمسية وعلماء الغلاف الجوي والفيزيائيون المغنطيسيون ومهندسو الطاقة ومسؤولو إدارة الطوارئ في قاعة المؤتمرات فقط، وعلى الرغم من أن GICs يمكن أن تسبب مشاكل في أنظمة الطاقة، فإن السكك الحديدية وخطوط الأنابيب ليست محمية من هذه المخاطر.

وأضاف بولكينن، الذي هو أيضا عضو في مركز تطوير النماذج المنسقة المجتمعية الخاصة بالبيئة الفضائية 

The Space Weather Research-Focused Community Coordinated Modeling Center وجد الباحثون وجود علاقة إيجابية بين العواصف المغناطيسية الأرضية وسوء تشغيل أنظمة إشارات السكك الحديدية، ويرجع ذلك إلى أن إشارات السكك الحديدية التي تسيطر عادة على حركة المرور عند التقاطعات بين المسارات أو عند التقاطعات مع الطرق، تعمل بنظام أوتوماتيكي مغلق / مفتوح. إذا كانت العجلات المعدنية للقطار على المسار بالقرب من الإشارة، فإنها تغلق الدائرة الكهربائية، مما يسمح للتيار الكهربائي بالتدفق إلى الإشارة وتشغيلها، وعليه يمكن للتيارات المستحدثة جيومغناطيسيا أن تغلق تلك الحلقة وأن تجعل من النظام إشارة إلى وجود قطار عندما لا يكون هناك.

وبالمثل، فإن التدفق الحالي في خطوط أنابيب النفط يمكن أن يخلق إنذارات كاذبة، مما يدفع المشغلين إلى تفتيش خطوط الأنابيب التي لا تتلف أو تتعطل.

وفي أنظمة الطاقة، يمكن للتيارات المستحدثة جيومغناطيسيا في حالة الطقس الفضائي القوية أن تسبب شيئا يسمى انهيار الفولتية او الجهد voltage collapse وانهيار الجهد هي حالة مؤقتة تعني أن يتحول الفولت في نظام الطاقة إلى الصفر. لأن الجهد يعتمد على تدفق التيار الكهربائي، وعليه فانهيار الجهد يمكن أن يسبب انقطاع التيار الكهربائي في المناطق المتضررة.

وعلى الرغم من أن انقطاع التيار الكهربائي الناجم عن انهيار الجهد يمكن أن يكون له آثار هائلة على النقل والرعاية الصحية والتجارة، فمن غير المحتمل أن تتسبب التيارات المستحدثة جيومغناطيسيا في أضرار دائمة في أجزاء كبيرة من أنظمة الطاقة.

ومن أجل حدوث أضرار دائمة في المحولات، يجب أن تكون هناك مستويات مستدامة للتيارات المستحدثة جيومغناطيسيا عبر المحول، كما قام العلماء الذين عملوا على المسح، بإنشاء قائمة من الأسئلة الرئيسية التي لم يتم الرد عليها في اجتماعاهم، والتي تتعلق في معظمها بنماذج الحاسوب والتنبؤ به. وقد تم بالفعل استخدام العمل السابق لأعضاء المجموعة لوضع معايير جديدة لشركات الطاقة للحماية من انقطاع التيار الكهربائي. وفي سبتمبر 2016، أصدرت لجنة تنظيم الطاقة الفدرالية معايير جديدة تتطلب من شركات الطاقة للتقييم والاستعداد للانقطاعات المحتملة للتيارات المستحدثة جيومغناطيسيا.

وأكد بولكينن بأنهم فخورون حقا بأن أعضاء فريقنا قدموا مساهمات كبيرة في هذا المجال، وهذا يظهر أيضا أن الولايات المتحدة تعمل بنشاط على مواجهة مخاطر التيارات المستحدثة جيومغناطيسيا بسبب الرياح والعواصف الشمسية.

Space_Solar_wind_017919_

تكنو ستاك - تصميم مواقع و تطبيقات - وبرمجة انظمة ويب
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x