Solutbrott knäcker Elnätet - Räkneexempel

[4kTRB]

Solstrålning kan ses som en elektromagnetisk våg vilket ju är
skapligt intressant i samband med alla artiklar i nyheterna
om vad solutbrotten ställer till med här på jorden.

Tänkte att det vore kul att räkna på vilka fältstyrkor som uppstår.
Jag vet ju inte hur stark strålningen blir vid solstormar men det
finns ju data på ungefärlig effektinstrålning i normala fall.

Jag vet inte om det är rätt eller fel att tänka så här men
jag räknar i vilket fall.
Jag tror jag räknat någorlunda rätt.

Solarkonstanten enligt Wiki:
effekten per ytenhet av solens strålning vid jorden, omkring 1400 W/m2

Solarkonstanten S = 1400W/m^2
Energi [Wh]
1 minut = 60s
1 cm^2 = 1/10000 m^2
1Ws = 1/3600 Wh
60s = 60/3600 h = 0.017 h

Poynting vektor enligt Wiki:
Poynting vector represents the directional energy flux density (the rate of energy transfer per unit area,
in units of watts per square metre (W·m−2)) of an electromagnetic field

Poynting vektor S = (E x H)*sin(infallsvinkel)

Energi för elektriskt fält = Energi för magnetiskt fält

u = 1/2*(e0/er)*E^2

u = 1/2*(u0/ur)*H^2

c0 = ljusets hastighet

E/H = sqrt((u0/ur)/(e0/er)) =

sqrt(u0/e0) * sqrt(er/ur) = u0*c0 * sqrt(er/ur) =

1/e0/c0 * sqrt(er/ur) = 377 * sqrt(er/ur) = 377 * 1 = 377 ohm

E/H = 377 ohm (fria rymden, vågimpedans)

E = 377*H

S = 377*H^2*sin(90) = 377*H^2 = 1400 W/m^2

H = sqrt(1400/377) = 1.93 A/m (magnetiska fältstyrkan)

E = 377*1.93 = 726 V/m (elektriska fältstyrkan)

Här kan man jämföra med motsvarande för en ordinär radiovåg där man talar om uV/m.

Och så lite energiberäkning i tillägg:

S = H x E = 1.93*726 = 1400W/m^2

Energi/yta = S*tid = 1400*60 = 84000 Ws/m^2

84000/10000 = 8.4 Ws/cm^2

84000/3600 = 23.3 Wh/m^2

Kan det här stämma tro?
I vilket fall som helst så behövs ganska kraftig fältstyrka för att påverka elnät och sånt antar jag.

23.3/10000 = 0.00233 Wh/cm^2

[svanted]

att elänäten knäcks har jag fått för mig beror på dessa partiklar som tar sig genom jordens magnetfält och snappas upp av kraftledningar som fungerar osm antenner. och gör att likspänningspotentialen gentemot jord stiger och ger överslag på svagaste punkt som är transfromatorer som brinner upp.
och det finns bara ett fåtal transformatorer på lager och nytillverkning tar flera månader, så slås tillräckligt många ut blir det besvärligt.


edit:
det är nog e.g. inte fråga om fältstyrkor utan joner som strömmar in i atmosfären.

[rikkitikkitavi]

Partikelstrålningen ingår inte i dessa 1400W/m2.

Dessutom är mestadelen inom synligt och IR, där märker vi ju effekten tydligt iom solem värmer oss frusna själar.

[GFEF]

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_storm_of_1859

http://edition.cnn.com/2014/09/11/tech/ ... lar-storm/

[qx5]

http://en.wikipedia.org/wiki/Coronal_ma ... ent_events

On 23 July 2012, a massive, and potentially damaging, Solar Superstorm (Solar flare, CME, Solar EMP) barely missed Earth, according to NASA. There is an estimated 12% chance of a similar event hitting Earth between 2012 and 2022.

Den där solstormen kanske är värd att räkna på? finns ju rätt stor chans att vi råkar ut för den.

[4kTRB]

Det jag undrar i så fall är vad jag beräknat med avseende på
elektrisk och magnetisk fältstyrka? Jag menar ljuset är ju
inom det synliga spektrat i huvudsak men likväl
blir det ett elektriskt och magnetiskt fält med de styrkor jag
beräknat. Det är alltså inget elektriskt fält som går att "fånga" in?

[xxargs]

tja, solceller fångar elektromagnetiskt ljus hyffsat bra.

Många färgämnen och även i fjällen på tex fjärilar så arbetar nano-strukturerna där som antennkonstruktioner i olika former - att inte glömma är att strukturerna behöver nödvändigtvis inte leda ström utan enbart erbjuda olika impedansövergångar mellan olika dielektrikum - radar-vågor (dvs. frekvenser i ett antal GHz-området) går att leda i plaststav i stället för ledande vågledarrör och kan sägas vara en väldigt storvuxen version av optisk fiber. Ljus som vi ser med våra ögon är elektromagnetiska vågor mellan 400 - 700 THz

Det som är kruxet när man skall manipulera på den här nivån är att strukturerna bör vara mindre än aktuella ljusets våglängd så att man kan med strukturerna generera med och motfasvågor som släcker ut eller förstärker enskilda frekvenser i vitt ljus och då får det vi kalla färger - då våra ögon är en 3-bands spektrumanalysator om man hårddrar det.

När man gör masker för IC-tillverkning så är det idag mer eller mindre RF-konstruktion i 3 dimensioner med kvartsvågstransformatorer och andra trix i masken för att öka skärpan när det belyses med UV-ljus mot kiselsubstratet och man försöker i det längsta behålla idag använda UV-ljuset (som har dömts ut som framtida exponeringsalternativ i alla fall 20 år...) trots att geometrierna är på en nivå som man inte ens vågade drömma om på 80 och 90-talet och beror på att alternativen med röntgen som exponering och elektronstråle är besvärlig, svårskärmat och kräver högre intensitet (för att färre fotoner fastnar i fotoresisten då röntgen som sagt börja tränga igenom det mesta) och börja skada de underliggande strukturerna i kislet man arbetar med...

[LHelge]

Svanted har delvis rätt, det som hotar elnäten är partiklar med hög energi som genererar en DC-ström i kraftledningar.

Det som knäcker transformatorerna är däremot inte överslag. DC-strömmen gör att kärnan i transformatorn mättas vilket sänker induktansen och gör så att elnätets normala spänning blir alldeles för hög.