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地磁暴是什么为何Spacex一次性失去4

发布时间:2024/11/1 13:02:27   
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本周二,Spacex一次性失去了多达40颗全新星链卫星,原因是上周四(2月3日)猎鹰9号发射仅一天后就发生了磁暴(geomagneticstorm)。

这次磁暴是1月30日太阳M级耀斑暴发所引发的G1级磁暴。这次耀斑暴发持续了4个多小时,并伴有向地球方向的日冕物质抛射(CME)。

什么是磁暴

当太阳表面活动旺盛,特别是在太阳黑子极大期时,太阳表面的耀斑爆发次数也会增加,耀斑爆发时会辐射出X射线、紫外线、可见光及高能量的质子和电子束。

其中的带电粒子(质子、电子)形成的电流冲击地球磁场,引起电离层的变化,同时引起地球磁场的强度和方向发生急剧不规则变化,称为磁暴。

磁暴对卫星的影响

磁暴产生的大量带电离子影响地球周围的磁场,进而影响卫星部分姿态控制器件,如磁强计、磁力矩器等。磁暴产生的高额带电粒子容易造成单粒子事件,影响卫星正常工作。所以一般磁暴期间卫星都通过地面切换进入安全模式,否则星上电子设备被单粒子击穿的风险巨大。

磁暴期间,F10.7密度大增,造成大气密度大增,卫星受到的大气阻力加大,轨道衰减速度加快,这点轨道较低的航天器(如空间站)都需要特别注意。

一般情况下,地磁°的改变会导致在轨卫星的姿态发生变化,影响正常通信,并不会让卫星直接坠毁。这次磁暴是怎么一次性直接报废这么多卫星的呢?

大气膨胀

太阳风粒子°进入地球大气后,会引发焦耳加热和高能粒子沉降加热,从而导致大气受热向外膨胀。

这会让低轨卫星所在的原本极其稀薄的高层大气密度增加,从而使得大气阻力突然加大,令卫星意外的减速并使其偏离预定航道,最终过早地向地球坠落而解体。

地磁暴对动物的影响

离家跋涉八百多里,云南境内的亚洲象群一路向北,这发生在前两年的事情。

大象固有迁徙本能的一次觉醒。有可能是因为某次太阳活动异常引起的磁暴激活了这种本能。如果象群是为了找食物,那北上不一定是好的选择,北上沿途的食物可能更加匮乏。长距离行进,一路向北,方向明确,这并不符合单纯觅食的特征,但象群为什么要这么做? 

 动物迁徙和很多因素相关,其中一个关键因素是地球磁场(简称地磁)。地球上的很多动物都在地磁的指引下,进行周而复始的季节性的长距离迁徙。磁场的扰动或多或少都会干涉到动物的迁徙过程。而太阳活动会对地球磁场产生影响。这些亚洲象一路向北,更像是烙印在其基因中的迁徙本能偶然间被激发,而这可能与太阳活动有关。 

事实上,我们正在经历一个新的、大约11年的太阳活动周期。据科技日报消息,美国国家海洋和大气管理局和美国国家航空航天局的科学家表示第25个太阳周期在年12月拉开序幕,太阳活动慢慢加剧,预计年7月达到峰值,然后回落,到年左右结束。

地磁暴对电力系统的影响

年3月13日,由于磁暴的影响,不少靠近北极的高纬度地区电力系统受到影响——魁北克出现了大面积停电,瑞典的两条kV的高压输电线路受到影响。我们通常采用Dst指数描述磁暴的强度,Dst指数达到-nT就是强磁暴,达到-nT以上就是超强磁暴,而当天的磁暴强度达到了-nT。在这次停电中,不少电力设备受到了较大影响。

太阳活动对电力系统的影响主要都是由磁暴引起的。磁暴会在海拔~km的电离层产生空间磁场和电流,并对地面产生感应电场,在由输电线路、中性点接地的变压器与大地构成的回路中产生地磁感应电流(GeomagneticallyInducedCurrent,GIC)。

与电力系统相对稳定的频率(50Hz/60Hz)不同,地磁感应电流随时间变化,表现为直流偏置电流,造成变压器偏磁,引起变压器磁芯饱和,产生谐波,加剧变压器的振动与噪声,严重情况下会造成变压器过热或损坏,进而导致系统电压跌落等问题。

直接或长期作用损坏变压器本体

磁暴曾经造成美国塞勒姆是一台/22kVMVA变压器低压绕组线圈热损伤。变压器饱和(谐波、吸收无功、电压稳定性问题)导致电力系统故障。

由于变压器直流偏磁引起的波形严重畸变会导致部分继电保护装置不能正确工作,可能会导致继电保护装置误动,最终导致系统电压跌落,如魁北克大停电就是继电保护装置出现故障。



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