泰伯網(wǎng)訊 當(dāng)停電發(fā)生時(shí)，起因通常是區(qū)域性的：美國東北部的冰暴或者東南部的颶風(fēng)。如今，一項(xiàng)最新研究表明，美國中西部擁有自己獨(dú)特類型的摧毀電網(wǎng)的風(fēng)暴——太空天氣。研究發(fā)現(xiàn)，就來自太陽的帶電粒子風(fēng)暴造成的破壞而言，該地區(qū)處于最危險(xiǎn)的境地。帶電粒子風(fēng)暴會(huì)撞向地球并且沿著輸電線傳送浪涌電流，從而熔化變壓器并觸發(fā)大停電。

資料圖

　　根據(jù)此項(xiàng)研究，在明尼蘇達(dá)州北部和威斯康辛州，這些電涌的強(qiáng)度是美國其他地方的100倍。

　　幾十年來，科學(xué)家一直試圖預(yù)測地電風(fēng)暴，但受到數(shù)據(jù)匱乏的阻礙。如今，研究人員創(chuàng)建了針對美國本土大部分區(qū)域的首幅“地電風(fēng)險(xiǎn)”地圖。這幅新地圖旨在預(yù)測大規(guī)模地電風(fēng)暴會(huì)在哪些地方最為嚴(yán)重，而不是為讓電網(wǎng)變得安全或者大型風(fēng)暴短期預(yù)警提供地方性建議。此項(xiàng)研究日前發(fā)表于《地球物理評論快報(bào)》。該地圖利用了關(guān)于此類風(fēng)暴強(qiáng)度兩個(gè)最大因素的數(shù)據(jù)——太空天氣和地球磁場之間可能的相互作用以及地球地殼的導(dǎo)電性。

　　美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)地球物理學(xué)家、研究首席作者JeffreyLove介紹說，目標(biāo)是幫助電力公司為應(yīng)對地電風(fēng)暴產(chǎn)生的不可避免的影響作準(zhǔn)備。很多公司已經(jīng)依靠美國政府的數(shù)據(jù)，讓電網(wǎng)保持安全。比如，美國國家海洋和大氣管理局會(huì)提供太空天氣預(yù)報(bào)，預(yù)先通知一些即將到來的風(fēng)暴。不過，科學(xué)家們認(rèn)為，還可以做得更好。“在我看來，這個(gè)領(lǐng)域的每個(gè)人都意識到該問題的重要性，并且正試圖盡快解決該問題。”并未參與此項(xiàng)研究的美國天主教大學(xué)太空物理學(xué)家 ChigomezyoNgwira表示。

　　對于人類來說，太空天氣引發(fā)的問題最早可追溯至1859年。當(dāng)時(shí)，由太陽噴射的大規(guī)模等離子體同地球相撞，誘發(fā)了沒有通過巖石而是流經(jīng)電報(bào)電纜的電流。這次所謂的卡林頓事件燒焦了北美和歐洲的電線，電暈甚至燒死了一些電報(bào)員。如今，雖然電力網(wǎng)絡(luò)取代了電報(bào)線纜，但它們同樣很脆弱。一項(xiàng)最新研究表明，在今天，一場和卡林頓事件同樣嚴(yán)重的太陽風(fēng)暴會(huì)導(dǎo)致約兩萬億美元的損失。

　　最新繪制的地圖將美國中西部北緣，尤其是明尼蘇達(dá)州和威斯康辛州，列為易受地電風(fēng)暴影響的地區(qū)。這基于兩個(gè)原因。首先，地球磁場的形狀導(dǎo)致太空天氣在較高緯度地區(qū)產(chǎn)生更大影響。當(dāng)太陽噴射的物質(zhì)和能量撞向地球的環(huán)形磁場時(shí)，一部分發(fā)生了偏移，但其余的會(huì)被“分流”至磁極附近的地面。這種物質(zhì)同地球磁場發(fā)生相互作用，并產(chǎn)生流經(jīng)地球表面的極光和電涌。電網(wǎng)越靠近磁極，其在地電風(fēng)暴期間出現(xiàn)問題的可能性就越大。利用來自一個(gè)地磁觀測臺網(wǎng)絡(luò)的歷史數(shù)據(jù)，研究人員得以計(jì)算出此類風(fēng)暴在某個(gè)特定地區(qū)的強(qiáng)度。

　　不過，這并非唯一在起作用的因素：地球地殼的某些區(qū)域比其他部分更具導(dǎo)電性。在過去幾年里，美國國家科學(xué)基金會(huì)資助了一項(xiàng)針對該國大部分地區(qū)開展的大地電磁測勘。研究人員將電壓表放入地下，并且測量了它們之間的電流。加上USGS所做的工作作為補(bǔ)充，這些數(shù)據(jù)幫助研究人員構(gòu)建了電流如何通過地球的畫面。一般來說，巖石的導(dǎo)電性能并不是很好。這也是來自太陽風(fēng)暴的電流通常通過電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的金屬以形成完整電路的原因所在。

　　不過，巖石類型的確至關(guān)重要。比如，美國中西部擁有兩種能共同為電流創(chuàng)造絕佳機(jī)會(huì)的巖石。更具導(dǎo)電性的沉積巖位于致密、絕緣的火成巖殘留物下面，而后者形成于11億年前的某個(gè)時(shí)間段。當(dāng)時(shí)，北美幾乎被分為兩半，火成巖從底下抬升上來。如今，兩個(gè)巖層之間的反差使得地電風(fēng)暴期間本地強(qiáng)電流的形成變成可能。

　　不過，目前研究人員尚未對美國所有地區(qū)的導(dǎo)電性進(jìn)行調(diào)查。一旦資助得到保障，Love非常希望將最新繪制的地圖擴(kuò)展到新英格蘭地區(qū)。原因不僅在于該地區(qū)擁有古老、復(fù)雜的地質(zhì)情況，能揭示意料之外的導(dǎo)電性反差，還在于它足夠靠北，能接收來自地電風(fēng)暴的更多能量。Ngwira表示，相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)幫助電力公司保護(hù)紐約、波士頓和其他大城市的電網(wǎng)。“此前，我們的科學(xué)家和工程師都是各干各的。”他說，“如今，科學(xué)家開始理解工程師需要從我們這里獲取到什么信息。”(整理|泰伯網(wǎng) 任珊珊)