http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=c088e4b1-b2ad-47d6-a9f1-bd5b7f377894&print=1© 2024 Российская академия наук
Редко, да метко
Для арктических территорий эти исследования особенно актуальны: в связи с конфигурацией магнитного поля Земли струи геомагнитных токов образуются именно в приполярных областях. Эти токовые вихри проявляются не только в виде северных сияний. Известно и о воздействии геомагнитных бурь как на здоровье человека, так и на технологические системы.
В последнее время интерес к этой тематике повысился во всем мире, что легко объяснимо: солнечная активность, цикл которой составляет одиннадцать лет, находится на пике. А значит, космическая погода неспокойна. И что принесет она нам, людям?
О магнитных бурях вообще-то известно давно, и с появлением технологических систем влияние их на течение нашей жизни только усилилось: то телеграф начинает работать самопроизвольно, то трансатлантический кабель выходит из строя… Сверхсильные бури катастрофических масштабов фиксируются с XIX века, констатируют ученые. Из более свежих событий: блэкаут, случившийся в Канаде в 1989 году. Тогда геомагнитная буря вывела из строя ряд узловых трансформаторов национальной энергетической системы, несколько миллионов человек на довольно продолжительный период остались без электричества.
В октябре 2003-го на некоторое время прекратился транзит электроэнергии из Кольской энергосистемы в Карелию. Сначала причину не могли понять, потом выяснилось, что в тот день была сильная магнитная буря, она воздействовала на релейную защиту, произошел сбой автоматики и самопроизвольное выключение системы.
Кстати, к зонам повышенной электромагнитной опасности можно отнести не только узловые подстанции, но и атомные электростанции, системы железнодорожной автоматики и прочее.
Бури - на контроль
Ученые Полярного геофизического института (ПГИ) и Центра физико-технических проблем энергетики Севера (ЦФТПЭС) Кольского научного центра решили детально изучить воздействие геомагнитных бурь на оборудование энергосистем, чтобы со временем взять этот процесс под контроль.
- Влияние геомагнитных бурь, несомненно, существует, - говорит директор ЦФТПЭС Борис Ефимов. - Это явление нужно изучать, чтобы предотвратить редкое, но катастрофическое событие.
Вот уже несколько лет совместными усилиями сотрудников ПГИ и ЦФТПЭС на Кольском полуострове проводится регулярная регистрация геомагнитных токов. Исследования воздействия геомагнитных бурь на оборудование энергосистем ведутся с 1986 года, а с 2005-го существует система мониторинга - сеть датчиков геомагнитных токов на пяти подстанциях Карелии и Мурманской области, сейчас идут переговоры об установке еще одного датчика - на подстанции каскада Серебрянских ГЭС.
Все данные поступают на сервер Полярного геофизического института, где они преобразуются в формат, необходимый для представления информации в Интернете.
- Работа по организации непрерывной регистрации геоиндуцированных токов на подстанциях магистральных электрических сетей Северо-Запада не имеет аналогов в России, - подчеркивают ведущие исполнители проекта - заместитель директора по науке ЦФТПЭС Василий Селиванов и и.о. заведующего лабораторией ПГИ Ярослав Сахаров. - Собранный обширный материал позволяет исследовать влияние геомагнитных бурь на трансформаторные подстанции сети, моделировать пиковые значения токов, наведенных геомагнитными бурями в энергосистеме при развитии экстремальных возмущений.
Актуальной задачей по повышению безопасности функционирования технологических систем России, подверженных воздействию геомагнитных возмущений, ученые видят разработку и создание единой системы регистрации и прогнозирования геомагнитных бурь, а также разработку методов и устройств защиты.
Земля «на просвет»
Электромагнитные поля, создаваемые промышленными ЛЭП, можно поставить на службу человеку. Ученые высказали идею о возможности применения электромагнитного поля внешнего происхождения для изучения строения земной коры, ведь у разных геологических структур разная величина электропроводности.
Сотрудники ЦФТПЭС и Геологического института совместно с Санкт-Петербургским филиалом Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Российской Академии наук создали устройства, способные возбуждать в земле мощные низкочастотные сигналы. В 2006 году с этой целью были разработаны генераторы «Энергия-1» и «Энергия-2» - контролируемые источники электромагнитного поля. В качестве же проводников, которые передадут создаваемый ими сигнал в недра земли, ученые придумали использовать линии электропередачи.
- Наш инновационный метод основан на использовании расположенных под прямым углом друг к другу ЛЭП длиной порядка 100 километров, - уточняет главный научный сотрудник Геологического института, доктор геолого-минералогических наук Абдулхай Жамалетдинов.
Новая методика существенно сокращает расходы на бурение опорных скважин и позволяет изучать глубинную структуру земной коры на территориях в сотни тысяч квадратных километров, при этом исключает экологическую нагрузку на естественную среду обитания человека.
Впервые метод был опробован на энергосистемах Северо-Запада и Карелии в ходе международных экспериментов FENICS-2007 и FENICS-2009. Это позволило ученым провести электромагнитное «просвечивание» вещества земли на глубину до 70 километров и получить ряд принципиально новых сведений о строении литосферы Фенноскандинавского (Балтийского) щита. В последующие годы этот метод успешно использовали на магистральных линиях электропередачи Западной Сибири на газонефтеперспективных территориях Ямало-Ненецкого автономного округа.
Работа над созданием научных основ использования ЛЭП в качестве низкочастотных антенн для геофизических исследований продолжается, но уже сейчас понятно ее значение как для фундаментальной науки, так и в прикладном направлении.