明かりが消えたとき、その原因は多くの場合地域的なものです。米国北東部のアイス ストームまたは南東部のハリケーンです。現在、新しい研究によると、中西部の上部には独自の特殊な種類のグリッドを破壊する嵐、つまり宇宙天気が発生する可能性があります。この研究では、この地域が太陽からの荷電粒子の嵐による被害のリスクが最も高いことがわかりました。これは地球に衝突し、電力線に沿って電流を急増させ、変圧器を溶かし、停電を引き起こします。この研究によると、これらの急増は、ミネソタ州北部とウィスコンシン州で、米国の他の地域よりも最大 100 倍強力である可能性があります。
科学者たちは何十年もの間、地雷の嵐を予測しようとしてきましたが、データの不足によって妨げられてきました.現在、研究者たちは、米国本土の大部分を対象とした最初の「地電ハザード」マップを作成しました。この新しいマップは、電力網を安全にするための地域の推奨事項や大規模な暴風雨の短期的な警告を提供するのではなく、大規模な地雷の暴風雨が最も深刻になる可能性がある場所を予測することを目的としています。先週、Geophysical Review Letters で公開されたこの地図は、これらの嵐の強さの 2 つの最大の要因に関するデータを利用しています。それは、宇宙天気と地球の磁場との相互作用の可能性が高いことと、地球の地殻の導電率です。
目標は、電力会社が地球雷雨の避けられない影響に備えるのを支援することである、と筆頭著者でデンバーの米国地質調査所 (USGS) の地球物理学者である Jeffrey Love は述べています。多くの企業は、グリッドを安全に保つためにすでに米国政府のデータに依存しています。たとえば、米国海洋大気庁は、嵐の到来を事前に通知できる宇宙天気予報を提供しています。しかし、科学者たちは、もっとできることがあると言っています。 「この分野の誰もが、この問題に目を向け、できるだけ早く解決しようとすることの重要性を認識していると思います」
宇宙天気は、1859 年に太陽から放出されたプラズマの大規模な爆発が地球に衝突し、岩石を通過する代わりに電信ケーブルを流れる電流を誘発したときまで、人類に問題を引き起こしてきました。いわゆるキャリントン・イベントは、北アメリカとヨーロッパの至る所で回線を焼き尽くし、一部の電信オペレーターに衝撃を与え、火傷さえしました。今日、送電網は電信ケーブルに取って代わりましたが、同じように脆弱です。最近の研究によると、1859 年のような深刻な太陽嵐は、今日では約 2 兆ドルの被害をもたらすとされています。
新しい地図では、中西部の北端、特にミネソタ州とウィスコンシン州が、2 つの理由から地雷の影響を受けやすい場所として特定されました。第 1 に、地球の磁場の形状により、宇宙天気は高緯度ほど影響が大きくなります。太陽から放出された物質とエネルギーの雲が地球のドーナツ型の磁場に当たると、その一部はそらされますが、残りは磁極近くの地面に向かって分流されます。この物質は地球の磁場と相互作用し、オーロラや惑星の表面を流れる電気サージを作り出します。送電網が極に近づくほど、地雷の嵐の際に問題が発生する可能性が高くなります。地磁気観測ステーションのネットワークからの過去のデータを使用して、研究者は特定の地域で嵐がどの程度強くなるかの統計的可能性を計算することができました.
しかし、それが唯一の要因ではありません。地球の地殻の一部の領域は、他の領域よりも導電性が高いです。ここ数年、全米科学財団は、米国の大規模な地域の「磁気テルリック」調査を後援してきました。研究者は、本質的に、電圧計をグリッド内の地面に突き刺し、それらの間の電気の流れを測定しました。これらのデータは、USGS によって行われた作業によって補完され、研究者が地球の地殻を電気がどのように流れるかを理解するのに役立ちました。一般に、岩石はあまり伝導性が高くないため、太陽嵐からの電流が電力網インフラストラクチャの金属を通って流れて回路を完成させることが多いのはそのためです.
しかし、岩の種類は重要です。たとえば、中西部北部には 2 種類の岩石があり、それらが合わさって電流の絶好の機会を作り出します。より伝導性の高い堆積岩の下には、11 億年前に北アメリカがほぼ半分に分裂し、火成岩が下から隆起したときに残った、緻密で絶縁性の火成岩があります。今日、2 つの層の間のコントラストにより、地雷嵐の際に強力な局所電流が可能になります。
しかし、米国のすべてで導電率が調査されたわけではありません。資金が確保されたら、ラブはマップをニューイングランドに拡張したいと考えています。この地域は古い複雑な地質を持っているため、予想外の導電率のコントラストが明らかになる可能性があるだけでなく、地球の電気嵐からより多くのエネルギーを受け取るのに十分な北向きでもあります。このデータは、電力会社がニューヨーク市、ボストン、およびその他の主要都市の電力網を保護するのに役立つ可能性があると Ngwira 氏は言います。 「以前は、科学者は自分で作業し、エンジニアは自分で作業していました」と彼は言います。 「科学者たちは、エンジニアが私たちに何を必要としているのかを理解し始めています。」