Een groep Braziliaanse onderzoekers verbonden aan het National Space Research Institute (INPE) werkt aan de installatie van een netwerk bestaande uit magnetometers (instrumenten die worden gebruikt om de intensiteit van een magnetisch veld te meten) in Zuid-Amerika.

Het Embrace Magnetometer Network voor Zuid-Amerika (Embrace MagNet) omvat gezamenlijke inspanningen van andere Latijns-Amerikaanse instellingen met als doel de specifieke kenmerken van magnetische veldverstoringen over het continent te bestuderen en hun intensiteit te vergelijken met die elders in de wereld. Ook de mogelijke schade door ruimteweer aan elektronische apparaten is een belangrijk onderwerp.

Gelegen in So José dos Campos, Brazilië, op het hoofdkantoor van het National Space Research Institute (Inpe), Embrace MagNet heeft al 13 magnetometers in gebruik. Als het netwerk klaar is, het zal bestaan ​​uit 24 magnetometers die zijn geïnstalleerd in 16 Braziliaanse staten en Argentinië, Chili en Uruguay.

Voordat omhels MagNet, Zuid-Amerikaanse onderzoekers waren afhankelijk van gegevens van instellingen in de VS, Europa en Japan om magnetische veldverstoringen boven Zuid-Amerika te bestuderen, volgens INPE's hoofd ruimte- en atmosferische wetenschappen, Clezio Marcos De Nardin.

"Magnetische verstoringen zijn niet equivalent op het noordelijk en zuidelijk halfrond. Verschillende publicaties in de wetenschappelijke literatuur tonen aan dat de aurora borealis en aurora australis niet symmetrisch zijn, of, ", zegt de onderzoeker. "Op basis van hun gegevens, toen we hoorden dat het magnetische veld verstoord was, we hadden geen idee of de storing Brazilië had bereikt of dat we konden aannemen dat de storing zich voordeed in deze sector, " hij voegt toe.

Het initiatief was het onderwerp van twee artikelen geschreven door De Nardin en collega's, onlangs gepubliceerd in Radiowetenschap , een tijdschrift van de American Geophysical Union. Het eerste artikel beschrijft de wetenschappelijke doelstellingen van het netwerk en beschrijft het ontwerp ervan, apparatuur, en installatie en de behandeling van de gegevens die het produceert. In het tweede artikel, de auteurs onthullen de eerste wetenschappelijke resultaten van het initiatief.

Zonne-uitbarstingen veroorzaken belangrijke verschijnselen in het magnetische veld. Ze stoten elektromagnetische straling (licht) en enorme hoeveelheden energierijke deeltjes de ruimte in. Reizen met meer dan 2 miljoen kilometer per uur, de deeltjes bereiken de aarde in een paar dagen, bombarderen van het magnetische veld dat de planeet omringt en beschermt.

Interacties tussen energierijke zonnedeeltjes en het aardmagnetisch veld veroorzaken verstoringen over de hele wereld, het produceren van aurora's in de stratosfeer boven de Noord- en Zuidpool.

"In de poollichtgebieden, de interacties van magnetische wolken met het magnetische veld creëren een systeem van stromen op een hoogte van 100 km die apparatuur op de grond kan beschadigen, " zei co-auteur Paulo Roberto Fagundes. Fagundes is een professor aan de Paraíba Valley University (UNIVAP) in São José dos Campos, São Paulo staat.

De zonneverschijnselen die de aarde bereiken, kunnen interferentie veroorzaken in satellietnavigatiesystemen, zoals de GPS die door motorvoertuigen wordt gebruikt, vliegtuigen en schepen, wiens werking ernstig zou worden verslechterd. Zonne-uitbarstingen kunnen ook elektrische stromen veroorzaken in hoogspanningstransformatoren en de bescherming van olie- en gaspijpleidingen beïnvloeden.

In het geval van elektriciteitscentrales, de gevolgen kunnen nog erger zijn. Wanneer een magnetische zonnewolk het magnetische veld van de aarde raakt, aurora's verschijnen in de lucht en elektrische stromen in de grond. In de buurt van een waterkrachtcentrale, de stromen kunnen transformatoren beschadigen en het net verstoren, een black-out veroorzaken.

Een dergelijk scenario gebeurde op 13 maart in Noord-Amerika, 1989, drie en een halve dag na een enorme zonnestorm en zonnevlam. De verschijnselen veroorzaakten krachtige stromingen in de grond op verschillende locaties in Noord-Amerika, het veroorzaken van een storing van negen uur in de Canadese provincie Quebec en een grote storing in de satelliettransmissie, weersatellieten en anderen.

"Recente studies gepubliceerd in het tijdschrift Risico analyse schat dat, als een geomagnetische gebeurtenis zoals de zonnestorm van 1989 vandaag zou plaatsvinden, het zou wereldwijd tussen de $ 2,4 biljoen en $ 3,4 biljoen schade veroorzaken, ' zei De Nardin.

Er is geen enorme zonnestorm nodig om het elektriciteitsnet te beschadigen, echter. Elke zonnestorm veroorzaakt aardstromen die transformatoren beïnvloeden. Aanvullend, waterkrachtcentrales die naast grote dammen en reservoirs zijn gebouwd, zijn bijzonder kwetsbaar voor de grondstromen die worden veroorzaakt door zonnestormen. Het water in reservoirs verhoogt de stroomoverdracht. Nog steeds slechter, terwijl water door turbines in krachtcentrales stroomt, het zendt de stroom rechtstreeks naar de transformatoren.

Hogere of lagere frequenties van zonne-explosies zijn direct gekoppeld aan de zonnecyclus (dat wil zeggen, de zonne-magnetische activiteitscyclus), die 11 jaar duurt en wordt gekenmerkt door opeenvolgende toenames en afnames van het aantal en de oppervlakte van zonnevlekken.

"Tijdens de piek van de zonneactiviteit, degradatie van de transformator verergert. Papers gepubliceerd door het IEEE [Institute of Electric and Electronics Engineers] op basis van onderzoek uitgevoerd in Zuid-Afrika tonen aan dat transformatoren kunnen exploderen als er geen goed onderhoud wordt uitgevoerd, zei De Nardin, die tevens adjunct-directeur is van de International Space Environment Service (ISES), een samenwerkingsnetwerk van organisaties voor ruimteweerdiensten over de hele wereld.

Op basis van hun analyse van de berg data die dagelijks door Embrace MagNet wordt verzameld, Braziliaanse onderzoekers ontwikkelen een specifieke magnetische K-index voor Zuid-Amerika, de Ksa-index. K-indices kwantificeren verstoringen in de horizontale component van het aardmagnetisch veld en karakteriseren de grootte van aardmagnetische stormen.

"Ons doel is om specifiek voor Zuid-Amerika een K-index te produceren, vandaar de 'sa' in het acroniem. We weten al dat wat er in de rest van de wereld gebeurt niet hetzelfde is als wat hier gebeurt, " zei De Nardin. "Bovendien, we zijn er ook in geslaagd om de variatie in een zonne-explosie vast te leggen op het moment dat straling van de zon de aarde bereikte, voor de storm."

Naast het bestuderen van het magnetische veld met behulp van Embrace MagNet, het project heeft ook een belangrijke wetenschappelijke ontdekking opgeleverd, zegt Fagundes. "We ontdekten het bestaan ​​van een vierde laag in de ionosfeer, de F4-laag."

De ionosfeer is het deel van de bovenste atmosfeer van de aarde dat zich tussen ongeveer 60 km en 500 km boven het oppervlak bevindt. Zonnestraling ioniseert de atomen en moleculen in deze laag, waardoor een elektronenlaag ontstaat. "We wisten van de F1 F2- en F3-lagen. Nutsvoorzieningen, we hebben F4 ontdekt, de buitenste laag, boven 350 km hoogte. We onderzoeken het mechanisme dat deze structuur creëert, ' zei Fagundes.