Северное сияние поможет избежать аварий ЛЭП и ж/д транспорта в Арктике

Российские учёные предложили научно-обоснованный способ прогнозирования опасных токов в линиях электропередачи, нефтегазопроводах и ж/д автоматике с помощью полярных сияний. Метод востребован в тех районах Заполярья, где нет сплошной сети магнитных датчиков.

Сотрудники Геофизического центра РАН и Уфимского университета науки и технологий разработали метод вероятностной оценки геомагнитно-индуцированных токов (ГИТ) с помощью наблюдений за полярными сияниями. Результаты работы опубликованы в журнале «Солнечно-земная физика» (2026, том 12, № 1).

Геомагнитные бури и суббури, объяснили исследователи, вызывают возникновение блуждающих токов в протяжённых проводящих сооружениях. Таких, как магистральные трубопроводы, железные дороги и линии электропередач. Эти токи могут вывести из строя силовые автотрансформаторы, провоцировать ложные срабатывания релейной защиты и даже вызывать масштабные отключения электричества.

При этом надёжно оценивать уровень ГИТ помогают наземные магнитные обсерватории, но в Арктике их мало или они отсутствуют. Единственный доступный индикатор космической погоды здесь — это полярные сияния. В связи с чем учёные предложили использовать их в качестве природного «датчика», который позволит без использования приборов получать пусть не точные, но вероятностные оценки рисков.

В качестве источника данных специалисты использовали данные обсерватории «Ловозеро» Полярного геофизического института, единственной на северо-западе России, которая ведет длительные непрерывные наблюдения геофизических эффектов, и электроподстанции «Выходной» магистральной линии «Северный транзит». Исследование охватило период с 2011 по 2024 годы. Всего было проанализировано порядка 100 тысяч эпизодов синхронных наблюдений неба и токов с 2011 по 2024 годы.

География магистральной электрической сети «Северный транзит» (сплошная черная линия), включающей трансформаторную подстанцию VKH (красный кружок). Зелёные кружки соответствуют окрестным магнитным станциям, в том числе неразличимым в данном масштабе: магнитной станции «Ловозеро» (LOZ), принадлежащей Мурманскому управлению по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, и обсерватории (LOZ), входящей в состав Полярного геофизического института

«На примере рассмотренного региона (…) была показана устойчивая статистическая взаимосвязь между областью наблюдения сияний, их структурой и уровнем ГИТ в высокоширотных энергосистемах. В частности, было установлено, что при дискретных сияниях (со спиралевидными и вихревыми структурами) уровень ГИТ превышает 10 А (ампер) c вероятностью свыше 7,5 %. В то же время при сияниях диффузного типа (когда на небе видны крупные участки свечения с размытыми краями) вероятность достижения такого значения составляет всего 0,31 %», — сообщили исследователи.

Другими словами, если операторы энергосистемы видят на небе яркие клубящиеся свечения, они могут с вероятностью более 7,5 % ожидать, что сила тока превысит 10 А, что означает риск аварийного отключения. Если же небо залито ровным тусклым сиянием — опасность минимальна.

«Бесспорно, предложенный подход уступает в точности классическим методам, использующим спутниковые и наземные инструментальные данные о состоянии магнитосферы Земли, однако его преимущество — независимость от аппаратного обеспечения и систем связи», — поделились разработчики.

По словам учёных, кроме энергетики, метод может быть применим для диагностики отказов в системах железнодорожной автоматики на высоких широтах. В частности, исследователи показали, что ложные срабатывания автоматики на Северной железной дороге коррелируют с полярными сияниями в районе станции Ловозеро.

Естественное ограничение метода, отметили исследователи, в том, что в высоких широтах полярные сияния можно наблюдать, в среднем, только семь месяцев в году и только при благоприятных погодных условиях.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 21-77-30010-П).