什么是磁层以及强磁暴对技术的影响
我们的地球是 磁铁 ——这是众所周知的。磁力线离开南磁极区域进入北磁极区域。回想一下地球的磁极和地理极点略有不同——在北半球，磁极向加拿大移动了大约 13°。
地球磁场的一组力线称为 磁层…地球的磁层关于地球的磁轴不对称。
在太阳的一侧它被吸引，在另一侧它被拉长。磁层的这种形状反映了太阳风对其的持续影响。从太阳飞来的带电粒子似乎“挤压”了力线 磁场, 将它们压在白天的一侧并拉动它们在夜晚的一侧。
只要太阳的局势平静，这整个画面就会保持相当稳定。但后来有了阳光。太阳风发生了变化——其组成粒子的流量变得更大，它们的能量也更大。磁层的压力开始迅速增加，白天一侧的力线开始向地球表面靠拢，而夜晚一侧的力线则更强烈地被拉入磁层的“尾巴”。这是 磁暴（地磁暴）.
在太阳耀斑期间，太阳表面会发生大量热等离子体爆炸。在喷发期间，会释放出一股强大的粒子流，这些粒子流从太阳高速移动到地球并扰乱地球的磁场。
太阳风
力线的“压缩”意味着它们的两极在地球表面上的移动，这意味着—— 地球上任何一点的磁场强度变化……而太阳风的压力越大，场线的压缩就越显着，相应地，场强的变化也就越强。磁暴越强。
同时，越靠近磁极区，与表面相交的外磁力线就越多。他们只是经历了扰动的太阳风的最大影响并且反应（位移）最多。这意味着磁扰动的表现应该在地磁极（即高纬度地区）最大，而在地磁赤道最小。
磁北极从 1831 年到 2007 年的移动。
对于生活在地球表面的我们来说，高纬度地区磁场的描述还有什么变化？
在磁暴期间，可能会发生停电、无线电通信、移动运营商网络和航天器控制系统中断或卫星损坏。
1989 年加拿大魁北克的一场磁暴导致严重停电，包括变压器起火（有关此事件的详细信息，请参见下文）。 2012 年，一场强烈的磁暴中断了与围绕金星运行的欧洲金星快车的通信。
让我们回忆一下 电流发生器的工作原理… 在静止磁场中，导体（转子）移动（旋转）。结果，在研究人员 出现 EMF 它开始流动 电…如果电线静止并且磁场移动（随时间变化），也会发生同样的情况。
在磁暴期间，磁场会发生变化，并且越靠近磁极（地磁纬度越高），这种变化越强。
这意味着我们有一个变化的磁场。好吧，地球表面任何长度的固定电线都不会占用。有电力线、铁轨、管道……总之，选择余地很大。并且在每个导体中，根据上述物理定律，由于地磁场的变化会产生电流。我们会打电话给他 感应地磁电流 (IGT).
感应电流的大小取决于许多条件。首先当然是从地磁场变化的速度和强度，也就是从磁暴的强弱来看。
但即使在同一场风暴中，不同的电线也会产生不同的影响。它们取决于电线的长度及其在地球表面的方向。
电线越长，它就越坚固 感应电流……还有，线的方向越靠近南北方向，它就越强。事实上，在这种情况下，其边缘的磁场变化最大，因此EMF也最大。
当然，该电流的大小取决于其他几个因素，包括电线下方土壤的电导率。如果这种电导率高，则 IHT 将变弱，因为大部分电流将通过地面。如果它很小，很可能会发生严重的 IHT。
在不深入研究该现象的物理学的情况下，我们只注意到 IHT 是磁暴在日常生活中造成麻烦的主要原因。
文献中描述的由强磁暴和感应电流引起的紧急情况示例
1989 年 3 月 13 日至 14 日的磁暴和加拿大的紧急情况
磁学家使用多种方法（称为磁指数）来描述地球磁场的状态。不详细介绍，我们只注意到有五个这样的索引（最常见的）。
当然，它们中的每一个都有其优点和缺点，并且在描述某些情况时最方便和准确——例如，极光区的激动条件，或者相反，相对平静条件下的全球图景。
自然地，在每个指数的系统中，每个地磁现象都用特定的数字来表征 - 指数本身在现象期间的值，这就是为什么可以比较发生的地磁扰动的强度在不同的年份。
根据所有磁指数系统的计算，1989年3月13日至14日的磁暴是一次异常地磁事件。
据多站观测，暴风雨期间，磁偏角（罗盘针偏离磁极方向）6天之内的幅度达到10度以上。这是很多，考虑到对于许多地球物理仪器的操作来说，即使是半度的偏差也是不可接受的。
这场磁暴是一种非同寻常的地磁现象。然而，如果不是因为伴随它的许多地区生活中的戏剧性事件，对它的兴趣几乎不会超过专家的一小部分。
1989 年 3 月 13 日世界标准时间 07:45，从詹姆斯湾（加拿大魁北克北部）到魁北克南部和美国北部各州的高压输电线路，以及魁北克水电网络出现了强烈的感应电流。
这些电流在系统上产生了 9,450 MW 的额外负载，这对于当时的 21,350 MW 有用负载来说太大了。系统崩溃，导致 600 万居民断电。系统恢复正常运行用了 9 个小时。当时美国北部的消费者收到的电力不到 1,325 兆瓦时。
3 月 13 日至 14 日，在其他电力系统的高压线路上也观察到了与感应地磁电流相关的不良影响：保护继电器工作、电力变压器故障、电压下降、寄生电流被记录下来。
3 月 13 日的最大感应电流值记录在 Hydro-Ontario（80 A）和 Labrador-Hydro（150 A）系统中。您无需成为能源专家也能想象出现这种量级的杂散电流会对任何电力系统造成的损害。
所有这一切不仅影响了北美。在许多斯堪的纳维亚国家也观察到类似的现象。的确，由于欧洲北部比美国北部离地磁极远，它们的影响要弱得多。
然而，在欧洲中部时间 08 点 24 分，瑞典中部和南部的 6 条 130 kV 线路记录到同时发生电流感应电压浪涌，但并未发生事故。
每个人都知道让 600 万居民断电 9 个小时意味着什么。仅此一项就足以引起专家和公众对 3 月 13 日至 14 日磁暴的注意。但它的影响不仅限于能源系统。
此外，美国土壤保护局从位于山区的众多自动传感器接收信号，并监测土壤状况、积雪等。每天以 41.5 MHz 的频率收听收音机。
在 3 月 13 日和 14 日（后来证明，由于其他来源的辐射叠加），这些信号具有奇怪的性质，要么根本无法破译，要么表明存在雪崩、洪水、泥石流和同时地面结霜...
在美国和加拿大，曾出现过自发打开和关闭私人车库门的案例，这些车库门的锁被调谐到特定频率（“钥匙”），但是由远处传来的信号的混乱重叠触发的。
管道中感应电流的产生
众所周知，管道在现代工业经济中扮演着重要角色。数百和数千公里的金属管道穿过不同的国家。但这些也是导体，它们中也会产生感应电流。当然，在这种情况下，它们不能烧坏变压器或继电器，但无疑会造成损坏。
事实上，为了防止电解腐蚀，所有管道都具有大约 850 mV 的负电位。每个系统中的该电位值保持恒定并受到控制，当该值降至 650 mV 时，认为开始发生严重的电解腐蚀。
根据加拿大石油公司的说法，1989 年 3 月 13 日，随着磁暴的爆发，电位急剧上升并持续到 3 月 14 日。在这种情况下，许多小时负电位的大小都小于临界值，有时甚至下降到100-200 mV。
早在 1958 年和 1972 年，在强磁暴期间，由于感应电流，跨大西洋电信电缆的运行发生了严重干扰。在1989年的风暴中一条新的电缆已经投入使用，其中信息通过光通道传输（见 - 光通信系统)，因此在信息传输过程中不存在违规行为。
然而，在电缆电力系统中记录了三个大电压尖峰（300、450 和 700 V），这与磁场的强烈变化在时间上重合。虽然这些尖峰并没有导致系统发生故障，但它们足以对其正常运行构成严重威胁。
地球的地磁场正在发生变化和减弱。这是什么意思？
地球磁场不仅沿着行星表面移动，而且还会改变其强度。在过去的 150 年里，它已经减弱了大约 10%。研究人员发现，大约每 50 万年一次，磁极的极性会发生变化——北极和南极交换位置。上一次发生这种情况大约是在一百万年前。
我们的后代可能会目睹这种与极性反转相关的混乱和可能的灾难。如果在太阳磁极反转时爆发，磁屏蔽将无法保护地球，全球将停电和导航系统中断。
上述例子不禁让人想一想，强磁暴对人类日常生活的影响是多么严重和多方面。
以上所有都是空间天气（包括太阳耀斑和磁暴）的影响比太阳和磁场活动与人类健康的不可靠相关性更令人印象深刻的例子。