David Wallace adalah asisten profesor klinis teknik elektro di Universitas Negeri Mississippi.
Itu badai geomagnetik yang dimulai pada 10 Mei 2024, dihasilkan aurora borealis yang menakjubkanlebih dikenal sebagai cahaya utara, yang bisa dilihat sejauh selatan MeksikoMereka juga menimbulkan masalah bagi petani yang Traktor yang dipandu GPS sedang dalam keadaan diam di tengah musim tanam.
Badai geomagnetik terjadi ketika gelembung besar gas super panas yang disebut plasma dikeluarkan dari permukaan Matahari dan menghantam Bumi. Gelembung ini dikenal sebagai lontaran massa koronal. Plasma lontaran massa koronal terdiri dari awan proton dan elektron, yang merupakan partikel bermuatan listrik. Ketika partikel-partikel ini mencapai Bumi, mereka berinteraksi dengan medan magnet yang mengelilingi planet tersebut. Interaksi ini menyebabkan medan magnet terdistorsi dan melemah, yang pada gilirannya menyebabkan perilaku aneh aurora borealis dan fenomena alam lainnya.
Badai Mei 2024, dinilai G5 pada laporan 1-5 dari Badan Kelautan dan Atmosfer Nasional Skala Badai Geomagnetik, mengganggu komunikasi GPS sehingga mengganggu panduan traktor, yang memerlukan ketelitian setinggi sentimeter. Badai yang lebih kuat akan menimbulkan dampak yang jauh lebih serius. Sebagai insinyur listrik yang berspesialisasi dalam jaringan listrik, saya mempelajari bagaimana badai geomagnetik juga mengancam menyebabkan pemadaman listrik dan internet serta cara melindunginya.
Badai geomagnetik
Badai matahari yang lebih kuat telah terjadi, dan salah satu badai tersebut menyebabkan kekacauan pada salah satu teknologi elektronik paling awal. Pada tanggal 1 dan 2 September 1859, sistem telegraf di seluruh dunia gagal total. Operator telegraf melaporkan menerima sengatan listrik, kertas telegraf terbakar dan dapat mengoperasikan peralatan dengan baterai terputus. Pada malam hari, aurora borealis dapat dilihat hingga ke selatan Kolombia. Biasanya, cahaya ini hanya terlihat di lintang yang lebih tinggi, di Kanada utara, Skandinavia, dan Siberia.
Apa yang dialami dunia pada hari itu, yang sekarang dikenal sebagai Peristiwa Carrington, merupakan catatan badai geomagnetik terbesar yang pernah tercatat, jauh lebih kuat daripada badai Mei 2024.
Badai geomagnetik telah tercatat sejak awal abad ke-19, dan data ilmiah dari sampel inti es Antartika telah menunjukkan bukti adanya badai geomagnetik yang lebih dahsyat yang terjadi sekitar tahun 774 M, yang dikenal sebagai Peristiwa Miyake. Suar matahari tersebut menghasilkan kenaikan karbon-14 terbesar dan tercepat yang pernah tercatat. Badai geomagnetik memicu sinar kosmik dalam jumlah besar di atmosfer atas bumi, yang pada gilirannya menghasilkan karbon-14, sebuah isotop karbon radioaktif.
Badai geomagnetik 60% lebih kecil dari Peristiwa Miyake terjadi sekitar tahun 993 MSampel inti es telah menunjukkan bukti bahwa badai geomagnetik skala besar dengan intensitas yang sama seperti peristiwa Miyake dan Carrington terjadi dengan laju rata-rata sekali setiap 500 tahun.
Para ilmuwan mampu memperkirakan kekuatan Peristiwa Carrington berdasarkan fluktuasi medan magnet bumi seperti yang dicatat oleh observatorium pada saat itu. Tidak ada cara untuk mengukur fluktuasi magnetis Peristiwa Miyake. Sebaliknya, para ilmuwan mengukur peningkatan karbon-14 di lingkaran pohon sejak periode waktu tersebut. Acara Miyake menghasilkan a peningkatan karbon-14 sebesar 12%.Sebagai perbandingan, Peristiwa Carrington menghasilkan peningkatan karbon-14 kurang dari 1%, sehingga Peristiwa Miyake kemungkinan besar mengerdilkan Peristiwa Carrington G5.
Mematikan listrik
Saat ini, badai geomagnetik dengan intensitas yang sama seperti Peristiwa Carrington akan memengaruhi lebih dari sekadar kabel telegraf dan bisa menjadi bencana besar. Dengan ketergantungan yang terus tumbuh pada listrik dan teknologi baru, gangguan apa pun dapat menyebabkan kerugian moneter triliunan dolar dan risiko terhadap kehidupan yang bergantung pada sistem tersebut. Badai tersebut akan memengaruhi sebagian besar sistem kelistrikan yang digunakan orang setiap hari.
Badai geomagnetik menghasilkan arus induksi yang mengalir melalui jaringan listrik. Arus induksi geomagnetik, yang dapat melebihi 100 ampere, mengalir ke komponen listrik yang terhubung ke jaringan, seperti transformator, relai, dan sensor. Seratus ampere setara dengan layanan listrik yang disediakan untuk banyak rumah tangga. Arus sebesar ini dapat menyebabkan kerusakan internal pada komponen, yang menyebabkan pemadaman listrik berskala besar.
Badai geomagnetik yang tiga kali lebih kecil dari Peristiwa Carrington terjadi di Quebec, Kanada, pada bulan Maret 1989. Badai tersebut menyebabkan jaringan listrik Hydro-Quebec runtuh. Selama badai, arus induksi magnetis yang tinggi merusak trafo di New Jersey dan membuat pemutus arus jaringan listrik tersandung. Dalam hal ini, pemadaman listrik menyebabkan 5 juta orang tanpa aliran listrik selama sembilan jam.
Memutus koneksi
Selain gangguan listrik, komunikasi juga akan terganggu dalam skala global. Penyedia layanan internet bisa turun, yang pada gilirannya akan menghilangkan kemampuan sistem yang berbeda untuk berkomunikasi satu sama lain. Sistem komunikasi frekuensi tinggi seperti radio darat-ke-udara, gelombang pendek, dan radio kapal-ke-pantai akan terganggu. Satelit-satelit yang mengorbit bumi dapat rusak akibat arus induksi badai geomagnetik yang membakar papan sirkuitnya. Hal ini akan menyebabkan gangguan di telepon berbasis satelit, internet, radio dan televisi.
Selain itu, saat badai geomagnetik menghantam Bumi, peningkatan aktivitas matahari menyebabkan atmosfer mengembang ke luar. Ekspansi ini mengubah kepadatan atmosfer tempat satelit mengorbit. Atmosfer dengan kepadatan lebih tinggi menciptakan hambatan pada satelit, yang memperlambatnya. Dan jika tidak diarahkan ke orbit yang lebih tinggi, ia dapat jatuh kembali ke Bumi.
Area gangguan lain yang berpotensi memengaruhi kehidupan sehari-hari adalah sistem navigasi. Hampir setiap moda transportasi, dari mobil hingga pesawat terbang, menggunakan GPS untuk navigasi dan pelacakan. Bahkan perangkat genggam seperti ponsel, jam tangan pintar, dan tag pelacakan bergantung pada sinyal GPS yang dikirim dari satelit. Sistem militer sangat bergantung pada GPS untuk koordinasi. Sistem deteksi militer lainnya seperti radar over-the-horizon dan sistem deteksi kapal selam dapat terganggu, yang akan menghambat pertahanan nasional.
Dalam kaitannya dengan internet, badai geomagnetik sebesar Peristiwa Carrington dapat menghasilkan induksi geomagnetik arus pada kabel bawah laut dan kabel terestrial yang menjadi tulang punggung internet serta pusat data yang menyimpan dan memproses segala hal mulai dari email dan pesan teks hingga kumpulan data ilmiah dan perangkat kecerdasan buatan. Hal ini berpotensi mengganggu seluruh jaringan dan mencegah server saling terhubung.
Hanya masalah waktu
Hanya masalah waktu sebelum Bumi dilanda badai geomagnetik besar lainnya. Badai sebesar Peristiwa Carrington akan sangat merusak sistem kelistrikan dan komunikasi di seluruh dunia dengan pemadaman listrik yang berlangsung hingga berminggu-minggu. Jika badai tersebut sebesar Peristiwa Miyake, hasilnya akan menjadi bencana besar bagi dunia, dengan potensi pemadaman listrik yang berlangsung selama berbulan-bulan atau bahkan lebih lama. Bahkan dengan peringatan cuaca luar angkasa dari Pusat Prediksi Cuaca Luar Angkasa NOAA, dunia hanya akan memiliki pemberitahuan beberapa menit hingga beberapa jam.
Saya percaya bahwa sangat penting untuk terus meneliti cara-cara untuk melindungi sistem kelistrikan terhadap dampak badai geomagnetik, misalnya dengan memasang perangkat yang dapat melindungi peralatan yang rentan seperti transformator dan dengan mengembangkan strategi untuk menyesuaikan beban jaringan listrik saat badai matahari akan melanda. Singkatnya, penting untuk bekerja sekarang guna meminimalkan gangguan dari Peristiwa Carrington berikutnya.
Ini adalah versi terbaru dari artikel yang awalnya diterbitkan di The Conversation pada tanggal 18 Maret 2022, dan diterbitkan ulang di bawah Lisensi Creative Commons. Itu diperbarui untuk memasukkan berita tentang badai matahari Mei 2024.
