العواصف الفضائية يمكن أن تغير إشارات القطارات وتسبب حوادث خطيرة

هناك عدد من الأنظمة الكهربائية في السكك الحديدية في العديد من البلدان، بما في ذلك المملكة المتحدة، معرضة لطقس الفضاء. وفي أسوأ الحالات، يمكن أن تتحول الإشارة الحمراء إلى اللون الأخضر، مما قد يتسبب في حادث قطار مميت، كما يقول كاميرون باترسون من جامعة لانكستر في المملكة المتحدة.

ويقول: “من الممكن أن تحدث اضطرابات في أنظمة الإشارات، التي تعتبر بالغة الأهمية لسلامة السكك الحديدية”. “علينا أن نستعد لهذه الأشياء الآن، وأعتقد أن إيصال هذه الرسالة أمر مهم حقًا.”

تقذف الشمس باستمرار جسيمات مشحونة، بالإضافة إلى الضوء. هذه الرياح الشمسية هي التي تسبب الشفق القطبي. في بعض الأحيان، تنبعث من الشمس مواد أكثر من المعتاد فيما يعرف بالعاصفة الشمسية، والتي يمكن أن تؤثر على المجال المغناطيسي للأرض.

يكمن الخطر الرئيسي في الأقمار الصناعية، لكن العواصف الشمسية يمكن أن تؤثر أيضًا على الأنظمة الكهربائية على الأرض لأن أي تغيير في المجال المغناطيسي يمكن أن يؤدي إلى تيارات غير متوقعة، بما في ذلك في خطوط السكك الحديدية.

يقول باترسون إن هذه مشكلة لأن العديد من أنظمة السكك الحديدية تعتمد على التيارات المباشرة التي تمر عبر أجزاء من المسار للكشف عن وجود أو غياب القطارات. عندما يمر القطار، فإنه يغير كمية التيار المتدفق.

وقال كاميرون في اجتماع عقد مؤخراً للاتحاد الأوروبي لعلوم الأرض في فيينا بالنمسا: “عندما تُدخل تيارات مستحثة جيومغناطيسياً إلى المزيج، فإن ذلك يمكن أن يسبب جميع أنواع الحالات الشاذة، وتحويل الإشارات التي ينبغي أن تكون باللون الأخضر والأحمر، أو العكس”. “عليك أن تتذكر أن هذه القطارات تسير بسرعات عالية جدًا. إذا لم يكن لديهم تحذير مسبق، فقد يكون الوقت قد فات لإبطاء السرعة.”

يعرف باترسون حالة واحدة فقط واضحة من الإشارات التي تأثرت أثناء عاصفة شمسية، في السويد في يوليو 1982. يقول كاميرون: “لقد رأوا إشارات تتحول وربطوها بتيارات مستحثة مغناطيسيًا أرضيًا تتدفق عبر قسم المسار هذا”.

ويشتبه في وجود العديد من الحالات المشابهة، ولكن نادرًا ما يخطر ببال المهندسين أن الطقس الفضائي قد يكون هو السبب. ويقول إنه بحلول الوقت الذي يصل فيه المهندسون إلى مكان الحادث، عادة ما تكون العاصفة قد انتهت ولا يجدون أي خطأ. وفي روسيا، وجدت الأبحاث ارتباطات بين العواصف الشمسية وتشوهات الإشارات.

في حين أن تحول الإشارات الحمراء إلى اللون الأخضر يمثل الخطر الأكبر، فإن تحول الإشارات الخضراء إلى اللون الأحمر يمكن أن يتسبب أيضًا في حدوث اضطراب كبير. يقول باترسون إنه إذا تعطلت القطارات وتعطلت الأنظمة الكهربائية، فقد يغادر الركاب القطار، مما يعرض أنفسهم للخطر.

والخطر منخفض والحمد لله. ويقول إن العواصف الشمسية القوية بما يكفي لتسبب هذا النوع من المشكلات تحدث مرة واحدة فقط كل 30 عامًا. “لكن حدثًا يحدث مرة كل 100 عام قد يحدث في الشهر المقبل.” يمكن أن تتسبب العواصف الكبيرة جدًا في انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع، مما يسبب اضطرابات كبيرة.

يقول باترسون إن بعض البلدان تستخدم نظام إشارات مختلفًا، حيث تقوم أجهزة الاستشعار المغناطيسية بحساب عدد عجلات القطار المارة. ليس من الواضح ما إذا كانت هذه الأنظمة عرضة للتيارات المستحثة بالمغناطيسية الأرضية.

ويقول إن عددًا من أنظمة القطارات الأخرى معرضة أيضًا للتعطيل بسبب العواصف الشمسية، بما في ذلك المحولات المتصلة بالخطوط الكهربائية العلوية، والأنظمة المستخدمة لإمالة القطارات أثناء دورانها في المنحنيات بسرعة عالية، والاتصالات اللاسلكية، وأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية المستخدمة لأغراض مثل اكتشاف الموقع الدقيق للقطار.

يتعاون باترسون الآن مع Network Rail ومجلس معايير سلامة السكك الحديدية والشركات الهندسية في المملكة المتحدة لمساعدتهم على جعل الأنظمة أكثر مرونة. ويقول إنه كان من الصعب بدء هذه المحادثات، لكنهم يأخذون الأمر على محمل الجد.

يوافق ماجنوس ويك من المعهد السويدي لفيزياء الفضاء على أن الإشارات الشاذة الناجمة عن العواصف الشمسية قد لا يتم اكتشافها. “قد يتعرضون لاضطراب قصير ثم يعود الأمر إلى طبيعته، ولا يعرفون سببه و [have] يقول: “لا يوجد دليل على ذلك”.

يقول ويك إن السويد عدلت نظام السكك الحديدية الخاص بها في الخمسينيات من القرن الماضي بعد أن تحولت الإشارات من الأحمر إلى الأخضر أثناء العواصف المغناطيسية الأرضية في الثلاثينيات. وفي حادثة 1982 تحول اللون من الأخضر إلى الأحمر، كما يقول، وهو أقل خطورة.

ويقول: “ربما لا تعرف إدارة النقل السويدية ما إذا كان هذا يمكن أن يحدث مرة أخرى أو إذا حدث عدة مرات”. “لقد ناقشنا دراسة محتملة للتحقق من الاضطرابات المغنطيسية الأرضية السابقة ومقارنتها بسجلات الأخطاء، لكن هذا ليس رسميًا.”