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Unsere Erde - Beobachtungen, Bedrohungen & Katastrophen Vulkane, Erdbeben, Tsunamis, Wetteranomalien und -katastrophen...

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Alt 13.03.2018, 01:28   #1
HaraldL
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Standard Was wäre, wenn sich das Carrington-Ereignis wiederholen würde?

Welche Folgen hätte eine Wiederholung des Sonnensturms von 1856, das sogenannte Carrington-Ereignis in unserer heutigen Zeit? Würde wirklich überall die Stromversorgung zusammenbrechen oder könnten zumindest kleine Stromnetze, wie auf Inseln oder Netze mit hoher Kraftwerksdichte wie in Europa es recht gut überstehen? Wären bei dieser Katastrophe Überspannungsableiter wenig nützlich?
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Alt 13.03.2018, 09:44   #2
Nobby Nobbs
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Zitat:
Die potenziellen Schäden an technischen Systemen hielten sich Mitte des 19. Jahrhunderts natürlich in bescheidenen Grenzen, und auch der Ausfall des Telegrafensystems war mehr eine Kuriosität als ein Grund zur allgemeinen Beunruhigung. Würde sich ein ähnliches Ereignis heutzutage wiederholen, fiele die Bilanz jedoch anders aus: Mobilfunknetze, Hochspannungsleitungen, Telefonleitungen, Satelliten, GPS-Navigation – all diese Systeme, von denen in unserer hochtechnisierten Gesellschaft so viel abhängt, könnten durch einen geomagnetischen Sturm gleicher Stärke in Mitleidenschaft gezogen werden. Allein der potenzielle Schaden an den Satelliten, die unseren Planeten umkreisen, wird von Bell & Phillips für einen vergleichbaren Sturm auf 30 bis 70 Milliarden US-Dollar geschätzt.
Zitat:
Unsere Gesellschaft verlässt sich auf eine Vielzahl von komplexen technischen Systemen, die durch ein mit dem Carrington-Event vergleichbares Ereignis erheblich in Mitleidenschaft gezogen werden könnten. Am GPS zum Beispiel, dass bereits durch eine weniger starke CME gestört werden kann (im Dezember 2005 kam es beispielsweise als Folge eines Sonnensturms zu einem etwa 10-minütigen GPS-Ausfall), hängt heutzutage ein Großteil der internationalen Luft- und Schifffahrt.
Zitat:
Dramatischer wären noch die Folgen eines großflächigen, vielleicht sogar kontinentalen Stromausfalls. Spannungsspitzen werden in Überlandleitungen induziert und können zu Notabschaltungen führen, wie 1989 in Kanada geschehen. Zwar endet auch ein schwerer geomagnetischer Sturm nach maximal zwei bis drei Tagen, sind danach jedoch genügend Transformatoren und Leitungen ernsthaft beschädigt, könnte es Wochen oder sogar Monate dauern, bis die gesamte Stromversorgung wieder hergestellt werden kann.

Was könnte das bedeuten? Die meisten Krankenhäuser verfügen über Notgeneratoren, die einen Betrieb über einige Tage ermöglichen – aber danach? Was passiert mit der Lebensmittelversorgung, wenn Kühlhäuser nicht mehr mit Strom versorgt werden können und Tankstellen das Benzin ausgeht? Was wird aus der Trinkwasserversorgung, wenn Pumpen für Wochen oder Monate stillstehen? Oder – wie Michael Brooks im NewScientist fragt – was wird aus Diabetes-Kranken, wenn nicht mehr genügend Insulin in den Apotheken erhältlich ist? Was ist mit chronisch kranken Patienten, wenn die Medikamente ausgehen? Wie groß könnten die wirtschaftlichen Schäden eines solchen Ereignisses sein?
Quelle

Geändert von Nobby Nobbs (13.03.2018 um 09:46 Uhr).
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Alt 13.03.2018, 10:59   #3
basti_79
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Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Wären bei dieser Katastrophe Überspannungsableiter wenig nützlich?
Ja, wären sie nicht. Man bräuchte andere Systeme, um sich vor Sonnenstürmen schützen zu können. Es wäre aber wohl keine schlechte Idee, bei entsprechend sensiblen Anlagen immer eine Ferritdrossel zu installieren. Von der Leistung her wäre das wohl machbar.

Einerseits wissen ja alle, die sich auf die Stromversorgung verlassen, dass sie das tun. Entsprechend kritische Systeme verfügen meines Wissens immer über Notfallprozeduren, die verwendet werden würden, wenn der Strom ausfällt. Ich glaube nicht, dass es eine Behörde (oder Institution) entsprechender Wichtigkeit gibt, die nicht auch mit Papier und aus eigenen Reserven arbeiten kann.

Ob ein Sonnensturm heutzutage tatsächlich noch elektronische Geräte zerstören würde, weiß ich nicht. Das Problem liegt darin, dass die Leitungen hochfrequente Wellen aufnehmen ("empfangen"), die dann mit großen Leistungen in die Geräte kommen. Wahrscheinlich würde man um die Gefahr vorher wissen und schlicht und einfach die Hauptsicherung herausnehmen, bevor es zu Schäden kommt, und mit ein paar Stunden Stromausfall leben.
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Perfidulo: Ich hatte erst vor, einen Roman darüber [über das verschwundene Mittelalter] zu schreiben.
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Alt 13.03.2018, 13:01   #4
MJ01
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Zitat:
Zitat von basti_79 Beitrag anzeigen
Ob ein Sonnensturm heutzutage tatsächlich noch elektronische Geräte zerstören würde, weiß ich nicht. Das Problem liegt darin, dass die Leitungen hochfrequente Wellen aufnehmen ("empfangen"), die dann mit großen Leistungen in die Geräte kommen.
Würden dann nicht auch "ausgeschaltene", nichtgeschirmte Geräte geschädigt werden? Wäre ein derartig starker Sonnensturm mit einem EMP vergleichbar?

Zitat:
Zitat von basti_79 Beitrag anzeigen
Wahrscheinlich würde man um die Gefahr vorher wissen und schlicht und einfach die Hauptsicherung herausnehmen, bevor es zu Schäden kommt, und mit ein paar Stunden Stromausfall leben.
Also wenn bei "gesicherten Systemen" die Sicherung herausgenommen werden, gehen diese Systeme automatisch auf Notstrom über. Sprich sie nehmen die Energie dann aus Notstrombatterien, Notstromaggregaten und systemeigenen Solar-/Windmodulen. Und diese Dinge zu schirmen wird schwierig.
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Alt 13.03.2018, 13:32   #5
HaraldL
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Spielt bei derartigen Szenarien nicht auch die Länge der Leitung, ihre Orientierung ( quer zu den erdmagnetischen Feldlinien oder parallel dazu) und der Abstand des Ortes vom magnetischen Pol eine Rolle?
1989 gab es in Quebec im Zuge eines Sonnensturmes einen Stromausfall, in Europa und anderen Teilen der Welt nicht. Lag dies auch daran, daß Quebec näher am magnetischen Pol liegt.

Im Übrigen wäre, wenn das stimmt, was auf https://de.wikipedia.org/wiki/Geomag...uzierter_Strom behauptet wird, die beste Lösung des Problems die Transformatoren über Kondensatoren zu speisen, weil diese die extrem niederfrequenten Signale abblocken. Oder?

Geändert von HaraldL (13.03.2018 um 13:48 Uhr).
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Alt 13.03.2018, 13:52   #6
basti_79
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Zitat:
Zitat von MJ01 Beitrag anzeigen
Würden dann nicht auch "ausgeschaltene", nichtgeschirmte Geräte geschädigt werden? Wäre ein derartig starker Sonnensturm mit einem EMP vergleichbar?
Gute Frage. MMn nicht.

Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Spielt bei derartigen Szenarien nicht auch die Länge der Leitung, ihre Orientierung ( quer zu den erdmagnetischen Feldlinien oder parallel dazu) und der Abstand des Ortes vom magnetischen Pol eine Rolle?
Ganz sicher.

Zitat:
1989 gab es in Quebec im Zuge eines Sonnensturmes einen Stromausfall, in Europa und anderen Teilen der Welt nicht. Lag dies auch daran, daß Quebec näher am magnetischen Pol liegt.
Ja. Und das hat zur Folge, dass geladene Teilchen, die von der Sonne kommen, oberhalb von Quebec auf eine helixförmige Bahn gezwungen werden, was zur Folge hat, dass sie Wellen abstrahlen - ein "elektromagnetischer Sturm" eben. Die sich ergebende Frage wäre: Wurden bei diesem Sturm Geräte beschädigt, die nicht in Verbindung mit dem Stromnetz standen? Ich würde davon ausgehen, davon wüsste man jetzt ohne weiteres.

Zitat:
Welches Frequenzspektrum haben die von einem Sonnensturm in Leitungen induzierten Ströme?
Eher "HF" - die Wellen werden von geladenen Teilchen erzeugt, die vom Magnetfeld abgelenkt werden. Da steigt die Kopplung (d.h. die Stärke der abgestrahlten Welle) mit der Beschleunigung, und die steigt mit der Feldstärke, und die sinkt ungefähr mit der dritten Potenz der Entfernung zur Quelle. Das ist eine Faustformel, die man nicht direkt anwenden kann, weil die Quelle des Erdmagnetfelds nicht punktförmig ist, aber sie taugt für eine erste Abschätzung. Dazu kommt dann noch, dass die Einkopplung wieder proportional zur Frequenz ist, d.h. wir haben es mit der vierten Potenz zu tun.

Also, das Signal hat eine Form ähnlich einer extrem auf HF gefilterten Schwarzkörperstrahlung einer sehr hohen Temperatur (da die Teilchen durch Plasmaeffekte dazu gezwungen werden, "haufenweise" zu fliegen, anstatt sich einfach zu verteilen).

Ich würde erwarten, dass man an der Steckdose hauptsächlich Signale "im MHz-Band" messen könnte, da höhere Frequenzen z.B. durch den "Skin-Effekt" gedämpft werden, und Tiefere erstens demgegenüber eher wenig erzeugt werden, und zweitens auch nur wenig eingekoppelt werden.

P.S.: Es kommt noch ein Faktor (wenigstens eine Potenz!) dazu: weit weg von den Magnetpolen fliegen die Teilchen über die Atmosphäre hinweg, und werden nicht von ihr abgebremst. D.h. sie verlieren noch weniger Energie und strahlen noch weniger ab... Dadurch, dass die Teilchen von der Atmosphäre gebremst werden (und damit auch ein Polarlicht entsteht), wird die Abstrahlung verstärkt. Das ist geläufig: Polarlichter kann man mit geeigneten Messgeräten (mitunter sogar mit einem Radio) als "RF-aktiv" erkennen.
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basti_79 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.03.2018, 14:01   #7
HaraldL
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Die Funkstörungen bei Sonnenstürmen sind nicht auf Störsignale, sondern auf Störungen der Ausbreitungsbedingungen zurückzuführen. Funkwellen mit Frequenzen unterhalb eines Wertes von etwa 5 MHz können vom Weltall nicht zum Erdboden vordringen.

Was das Carrington-Ereignis betraf: die induzierten Ströme waren wie auf https://de.wikipedia.org/wiki/Geomag...uzierter_Strom beschrieben, extrem niederfrequent. Dafür spricht auch der Umstand, daß manche Telegrafisten seinerzeit ohne dedizierte Spannungsquelle telegrafieren konnten. Die damaligen Telegrafen hätten mit Wechselstrom nicht funktioniert und Gleichrichter waren noch nicht erfunden.
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Alt 14.03.2018, 19:50   #8
basti_79
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Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Die Funkstörungen bei Sonnenstürmen sind nicht auf Störsignale, sondern auf Störungen der Ausbreitungsbedingungen zurückzuführen. Funkwellen mit Frequenzen unterhalb eines Wertes von etwa 5 MHz können vom Weltall nicht zum Erdboden vordringen.
Hmm... Da melde ich Zweifel an. Es ist geläufig, dass Polarlichter (einen "Sonnensturm" kann man als ganz ähnlich betrachten) etwa die Ausbreitung von Kurzwellen beeinträchtigen können, aber je größer die Frequenz wird, desto weniger dominieren atmosphärische Effekte. Man kann aber die davon ausgesendeten Funkwellen durchaus empfangen.

http://urania-uhura.de/polarlichter-hoeren.html

Zitat:
Was das Carrington-Ereignis betraf: die induzierten Ströme waren wie auf https://de.wikipedia.org/wiki/Geomag...uzierter_Strom beschrieben, extrem niederfrequent. Dafür spricht auch der Umstand, daß manche Telegrafisten seinerzeit ohne dedizierte Spannungsquelle telegrafieren konnten. Die damaligen Telegrafen hätten mit Wechselstrom nicht funktioniert und Gleichrichter waren noch nicht erfunden.
Hui, da steht ja so einiges. Es wäre, wie gesagt, erst einmal fraglich, ob niederfrequente Signale tatsächlich "durchkommen" bis zu "Endgeräten". So oder so scheint die Infrastruktur beschädigt zu werden, nicht die Endgeräte. D.h. ich würde es nach wie vor als unwahrscheinlich ansehen, dass Tatsächlich die wichtige Hardware beschädigt wird. Mit einem Notstromgenerator könnte man überbrücken. Und den könnte man im schlimmsten Fall mit lokalen Ressourcen betreiben.
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basti_79 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.03.2018, 21:22   #9
HaraldL
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Was hätte denn die niederfrequenten Signale abgeblockt?
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Alt 14.03.2018, 21:42   #10
basti_79
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Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Was hätte denn die niederfrequenten Signale abgeblockt?
Wie bei Wikipedia ausgeführt wird, wirken diese Signale auf alle Phasen einer Leitung gleich, und der Stromkreis wird letztendlich "über Erde" geschlossen. Das heißt, da werden jede Menge Elektronen hin- und hergedrückt, aber an der Steckdose kommt eben immer noch 230 V Wechselspannung an. In Umspannwerken merkt man etwas, da dort eben höhere Ströme auftreten. Da fliegt dann eben schlimmstenfalls die Sicherung raus, sozusagen. Hoffentlich.

https://www.youtube.com/watch?v=bXJrPHib6Jw
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