Авторы недавнего исследования полагают, что геомагнитные бури могут вызывать неполадки в работе железнодорожной сигнализации, что потенциально может привести к авариям на железной дороге. Несмотря на то, что подобные происшествия случаются нечасто, их влияние нельзя игнорировать.
Состояние космической погоды, во многом определяемое активностью Солнца, способно негативно сказаться на функционировании спутников, находящихся на орбите, а также на работе наземного оборудования. В числе разнообразных угроз, которые несет космическая погода, особое значение имеют геомагнитные бури — интенсивные колебания магнитного поля Земли, спровоцированные деятельностью Солнца, включая солнечные вспышки. Одним из нежелательных последствий таких возмущений является — геомагнитно-индуцированные токи (ГИК).
Солнечные геомагнитные возмущения провоцируют колебания токов ионосферы и магнитосферы, что приводит к изменениям геомагнитного поля, регистрируемым на поверхности Земли. Колебания магнитного поля запускают движение электрического тока. Геомагнитно-индуцированные токи способны вызывать колебания напряжения в электрических сетях и приводить к повреждению высоковольтных трансформаторов линий электропередач. В некоторых случаях это может вызвать перебои в электроснабжении. Геомагнитно-индуцированные токи также представляют угрозу для нефте- и газопроводов, протяжённость которых достигает тысяч километров, поскольку они способны ускорить коррозию металла.
Геомагнитная активность способна создавать серьезные проблемы для железнодорожной автоматики. Ярким примером является случай, произошедший в Швеции в июле 1982 года во время геомагнитной бури. В этот период светофорные сигналы на железнодорожных путях начали хаотично меняться с зеленого цвета на красный и обратно. При этом каких-либо технических дефектов или наличия поезда на путях не было зафиксировано. Специалисты объяснили возникший сбой влиянием геомагнитно-индуцированных токов, проходящих через систему железнодорожной сигнализации.
Со временем специалисты начали фиксировать всё больше странных неполадок в работе железнодорожной сигнализации, особенно во время периодов повышенной геомагнитной активности. В связи с этим ученые предположили наличие взаимосвязи между этими аномалиями и геомагнитными помехами.
Группа исследователей из Ланкастерского университета, расположенного в Великобритании, во главе с профессором космической физики Джимом Уайлдом ( Jim Wild) в связи с этим было принято решение более детально изучить воздействие геомагнитных бурь на системы автоматики железных дорог.
Уайлд и его соавторы провели моделирование двух железнодорожных маршрутов в Великобритании: участка Престон — Ланкастер на главной линии Западного побережья и линии Глазго — Эдинбург. На этих участках используется около 50 тысяч рельсовых цепей – электрических схем, включающих источник питания и нагрузку, где роль проводников тока выполняют рельсовые нити железнодорожного полотна (непрерывный ряд рельсов, соединенных торцами и соединенных стыковыми скреплениями или сваркой).
Рельсовые цепи используются для определения, свободен или занят участок железнодорожного пути на перегонах и станциях, а также для передачи сигналов с путевых устройств на локомотив и между ними.
В ходе исследований было установлено, что геомагнитные бури приводят к возникновению геомагнитно-индуцированных токов, которые вызывают «электрические возмущения» в рельсовых путях. Это негативно сказывается на работе рельсовых цепей, обеспечивающих безопасность железнодорожного транспорта.
Основываясь на точке зрения Уайлда, сбои в системах управления движением поездов могут быть вызваны даже незначительными геомагнитными бурями. Подобные инциденты должны происходить на железнодорожных путях примерно раз в несколько десятилетий, а экстремальные события, характеризующиеся множественными ошибочными срабатываниями на линии, — один раз в столетие.
В период 11-летнего цикла солнечной активности, который на данный момент и идет. По мнению специалистов, наивысшая точка данного цикла ожидается в июле 2025 года.
«Безусловно, ложные срабатывания не всегда представляют собой проблему. К примеру, если из-за геомагнитной бури зеленый сигнал изменится на красный, поезд остановится. Гораздо опаснее ситуация, когда сигнал переходит с красного на зеленый. Это означает, что проезд будет разрешен, хотя на деле он не безопасен», — пояснил Уайл.
Исследование было сосредоточено исключительно на Великобритании. При этом авторы утверждают, что аналогичные ситуации способны возникнуть и в других государствах, поскольку геомагнитные бури не имеют границ и ограничений. В качестве иллюстрации исследователи приводят канадский город Квебек, где в 1989 году из-за геомагнитной бури электроснабжение было прервано на девять часов, а также шведский Мальмо: там в 2003 году геомагнитная буря привела к выходу из строя одного из высоковольтных трансформаторов и, как следствие, привела к отключению электроэнергии в этом городе на один час.
Еще один из примеров — так называемое событие Кэррингтона, эта геомагнитная буря, произошедшая в 1859 году, стала самой сильной за всю историю наблюдений. Она привела к сбоям в работе телеграфных линий в Европе и Северной Америке.
Геомагнитные бури вызывают пристальное внимание Европейского космического агентства, NASA и ряда других организаций. Специалисты применяют сеть спутниковых данных и систему локальных предупреждений, чтобы заблаговременно информировать о возможном воздействии этих бурь на авиацию, промышленность, энергетику и освоение космоса. При этом железнодорожная отрасль пока не охвачена подобными мерами.
Результаты исследования опубликованы в журнале Space Weather.