Геомагнітні бурі можуть вплинути на безпеку руху поїздів

На думку авторів нової роботи, геомагнітні бурі здатні призвести до збоїв у роботі залізничної сигналізації, а це може спричинити нещасні випадки на залізничних коліях. Хоча такі події відбуваються рідко, їх не варто недооцінювати.

Космічна погода, яка в більшості випадків залежить від стану Сонця, може порушити роботу супутників на орбіті, а ще вплинути на наземні системи. Серед численних небезпек, пов’язаних із космічною погодою, значне місце посідають геомагнітні бурі – сильні збурення магнітного поля Землі, спричинені активністю нашої зірки, зокрема сонячними спалахами. Один із неприємних наслідків таких бур – геомагнітно-індуковані струми (ГІК).

Під час сонячних геомагнітних збурень коливання іоносферних і магнітосферних струмів спричиняють варіації геомагнітного поля, які можна спостерігати біля поверхні Землі. Коли магнітне поле коливається, починає текти електрика. Геомагнітно-індуковані струми можуть викликати коливання напруги в електричних мережах і пошкоджувати високовольтні трансформатори ліній електропередач. Іноді це призводить до перебоїв у подачі електроенергії. Також ГІК робить уразливими нафто- і газопроводи, які тягнуться на тисячі кілометрів, – ці струми можуть прискорити корозію металу.

Значних неприємностей геомагнітна активність може завдавати залізничній автоматиці. Один із таких випадків стався у Швеції в липні 1982 року, коли спостерігалася геомагнітна буря. Тоді сигнал світлофора на залізничних коліях став несподівано змінюватися із зеленого на червоний і назад на зелений. Жодних несправностей при цьому виявлено не було, як і самого поїзда на коліях. Інженери припустили, що технічний збій викликаний протіканням геомагнітно-індукованих струмів через мережу залізничної сигналізації.

Трохи пізніше фахівці стали виявляти ще більше незрозумілих збоїв у роботі залізничної сигналізації в періоди високої геомагнітної активності. Тоді вчені висунули гіпотезу, що має бути зв’язок між такими аномаліями і геомагнітними перешкодами.

Група вчених із Ланкастерського університету (Велика Британія) під керівництвом професора космічної фізики Джима Вайлда (Jim Wild) вирішила докладніше розібратися в питанні впливу геомагнітних бур на залізничну автоматику.

Вайлд і його колеги змоделювали два залізничні маршрути у Великій Британії: ділянку Престон – Ланкастер головної лінії Західного узбережжя і лінію Глазго – Единбург. На цих напрямках загалом використовується майже 50 тисяч рейкових ланцюгів – електричних ланцюгів, у яких є джерело живлення і навантаження, а провідниками електричного струму слугують рейкові нитки залізничного полотна (так називають безперервний ряд рейок, що примикають одна до одної торцями та з’єднані стиковими скріпленнями або зварюванням).

Рейкові ланцюги необхідні для контролю вільного або зайнятого стану ділянки колії на перегонах і станціях, а також передавання кодових сигналів з колійних пристроїв на локомотив і між колійними пристроями.

Учені виявили, що під час геомагнітних бур геомагнітно-індуковані струми спричиняють “електричні збурення” в рейкових нитках. Це порушує роботу рейкових ланцюгів, необхідних для безпеки руху поїздів.

На думку Вайлда, причиною таких збоїв у системах управління рухом поїздів теоретично можуть бути навіть слабкі геомагнітні бурі. Подібні ситуації мають траплятися на залізничних коліях не рідше ніж один раз на кілька десятиліть, а екстремальні події, коли відбувається безліч помилкових спрацьовувань на лінії, – з частотою раз на 100 років.

Ризики для залізниць та інших об’єктів інфраструктури можуть зростати в період 11-річного циклу сонячної активності, який, до речі, зараз і триває. За прогнозами вчених, пік цього циклу припаде на липень 2025 року.

“Звичайно, помилкове спрацьовування сигналів не обов’язково може стати проблемою. Наприклад, якщо через геомагнітну бурю зелений сигнал переключиться на червоний, поїзд просто зупиниться. Страшніше інше – якщо сигнал із червоного перескочить на зелений. Це означає, що проїзд дозволено, хоча насправді це не так”, – пояснив Вайл.

Зазначимо, що в центрі уваги дослідників була тільки Велика Британія. Хоча автори роботи впевнені, що подібні сценарії можуть розгорнутися і в інших країнах, адже для геомагнітних бур немає кордонів і перешкод. Як приклад дослідники навели канадське місто Квебек, де 1989 року через геомагнітну бурю електрика вимкнулася на дев’ять годин, а також шведський Мальмо: там 2003 року геомагнітна буря вивела з ладу один із високовольтних трансформаторів і тим самим знеструмила на годину цей населений пункт.

Ще один із прикладів – так звана подія Керрінгтона, найпотужніша за історію спостережень геомагнітна буря, яка сталася 1859 року. Вона спричинила відмову телеграфних систем по всій Європі та Північній Америці.

Європейське космічне агентство, NASA і багато інших організацій уважно стежать за сонячною активністю саме через геомагнітні бурі. Науковці використовують мережу супутників і локальні оповіщення, щоб попередити про потенційний вплив цих бур на такі сектори, як авіація, виробництво, електроенергія, космонавтика. Однак залізничний сектор поки що не включили до цього списку.