Буря, которая выключила Квебек: 1989 год и шансы на повтор

Ночь, когда погасла провинция

По описанию самой Hydro-Québec, всё началось за три дня до аварии. 10 марта с Солнца в сторону Земли ушёл мощный поток вещества. 12 марта в энергосистеме появились первые скачки напряжения, и диспетчеры пытались удержать её в равновесии. А 13 марта в 2:44 ночи магнитное поле Земли начало резко колебаться, сработала защита — и меньше чем за минуту провинция погрузилась в темноту. Света не было больше девяти часов.

Технический ход аварии описали инженеры Hydro-Québec Ж. Бле и П. Метса. Их отчёт цитирует служба космической погоды Министерства природных ресурсов Канады:

• Наведённые бурей токи исказили напряжение в главной сети 735 киловольт: перекос между фазами дошёл до 15%.
• Меньше чем за минуту одно за другим отключились все семь работавших устройств, которые поддерживали напряжение на северном участке сети — там, где стоят крупные гидростанции.
• Когда отключилось последнее, напряжение упало до 20% от нормы. Все пять линий, по которым энергия шла в Монреаль, разом отключились.
• Система потеряла 9450 МВт — почти половину всей нагрузки. Автоматика, которая при нехватке мощности отключает часть потребителей, сработала правильно. Но на потерю такого размера она не рассчитана.
• Остальная сеть развалилась по частям за 25 секунд.

Финансовые потери самой Hydro-Québec вместе с исками от бизнеса оценили в 13,2 миллиона канадских долларов. Это расходы компании, а не потери жителей и предприятий провинции, которые никто не сосчитал.

Как буря в космосе превращается в ток в проводах

Магнитная буря — это сильное возмущение магнитного поля Земли после удара солнечного ветра. Во время бури в верхней атмосфере, выше ста километров, текут огромные электрические токи, и они быстро меняются.

Дальше работает закон, который открыли ещё в XIX веке: меняющееся магнитное поле наводит ток в проводнике. На этом устроены генераторы и трансформаторы. Только в бурю «проводником» становится вся энергосистема — сотни километров линий, которые соединены с землёй через подстанции.

Чем опасен такой медленный ток? NOAA объясняет это цепочкой:

• Трансформатор входит в насыщение. Постоянная добавка к току выводит его сердечник из рабочего режима. Токи и напряжения в обмотках становятся ненормально большими.
• Появляется перегрев. В зависимости от конструкции греются металлические части вокруг сердечника, и трансформатор может повредиться.
• Форма тока искажается. Вместо ровной синусоиды идут искажённые колебания, и защита в других частях сети срабатывает там, где не должна. Именно так в Квебеке отключились устройства, державшие напряжение.
• Сеть теряет запас. Все насыщенные трансформаторы вместе нагружают систему. Если она и так работала близко к пределу, мощности может перестать хватать.

История у этого явления долгая. Телеграфисты XIX века замечали в линиях странные токи: иногда они мешали связи, а иногда телеграф работал вовсе без батареи. Первое сообщение о влиянии бури на энергосистему, которое приводит NOAA, относится к буре 24 марта 1940 года.

Почему именно Квебек

Сильные бури видны на всей планете, но отказы сетей случаются в определённых местах. Hydro-Québec называет две причины своей уязвимости:

• Скала под ногами. Квебек стоит на огромном скальном щите, который плохо проводит ток. Наведённому току трудно уйти в землю, и он ищет путь полегче — по линиям электропередачи.
• Очень длинные линии. Энергия идёт от гидростанций на севере к городам на юге за сотни километров. Чем длиннее провод, тем больше в нём наводится.

Третья причина общая для всех северных стран: Hydro-Québec прямо называет уязвимыми все энергосистемы высоких широт — Скандинавии, Аляски и севера России.

Квебек был не один

Та же буря задела многие системы. Хроника канадской службы космической погоды и обзор 2025 года в PLoS One перечисляют:

• В штате Нью-Джерси на атомной станции Салем вышел из строя трансформатор на 500 киловольт.
• Многие энергокомпании Северной Америки отметили скачки напряжения и отключения линий.
• На Горьковской железной дороге сигнализация по нескольку минут подряд показывала ложную занятость путей. Сбои повторялись три-четыре часа.
• Спутники испытали повышенное торможение в атмосфере и сбои связи и навигации.
• Полярное сияние видели необычно далеко от полюсов — в Мексике и на Каймановых островах.

И это не единственный случай в истории. В июле 1982 года в Швеции буря отключила четыре трансформатора и 15 линий, а наведённое напряжение переключало железнодорожные сигналы на красный. В октябре 2003 года буря оставила без света 50 тысяч человек в шведском Мальмё. По индексу Dst обе бури были слабее квебекской.

Как измерить силу бури

В марте 1989 года Dst опустился почти до −600 нТл. Это самое глубокое значение за весь ряд измерений с 1957 года.

Для сравнения: буря 10–11 мая 2024 года дошла до −518 нТл по индексу Sym-H — это минутный «родственник» Dst. Индийские геофизики во главе с С. Туласи Рамом (Space Weather, 2024) называют её второй по силе за космическую эру после марта 1989 года и самой сильной за последние тридцать лет. Солнечный ветер сжал магнитную оболочку Земли так, что её граница около шести часов подряд проходила ближе орбиты геостационарных спутников.

Для людей та буря запомнилась прежде всего сиянием: его видели невооружённым глазом и снимали на телефон до 30° широты. А ещё она сбивала навигацию. Содержание электронов в дневной ионосфере выросло больше чем вдвое, а это прямо портит точность простых GPS-приёмников. Авторы отмечают, что ошибки заметили аграрии и операторы дронов.

А вот энергосети выдержали. Авторы обзора в PLoS One (2025) пишут, что крупных отказов энергосистем в ту бурю, получившую высший уровень G5 по шкале NOAA, не сообщалось.

Что изменилось после 1989 года

Вскоре после аварии Hydro-Québec собрала рабочую группу. С тех пор компания ввела четыре меры:

• Перенастроили защиту и подняли порог её срабатывания.
• Завели систему оповещения, которая в реальном времени измеряет возмущения в сети во время бури.
• Поменяли порядок работы. При возмущении компания снижает перетоки по линиям и откладывает все крупные переключения.
• Установили продольную компенсацию — оборудование, которое делает длинные линии устойчивее.

По словам самой компании, после этого очень сильные бури уже случались, но проблем не вызывали. Кроме того, теперь есть международная сеть спутников и обсерваторий, которая следит за Солнцем. Региональный центр в Оттаве обновляет прогноз космической погоды каждый час, и энергетики узнают о буре заранее.

Может ли это повториться — и насколько сильнее

Буря 1989 года — не самая сильная из известных. Рекордом считается событие Кэррингтона: в конце августа — начале сентября 1859 года астроном Ричард Кэррингтон увидел на Солнце яркую вспышку, а вскоре Землю накрыла буря. Её Dst оценивают минимум в −850 нТл. Энергосетей тогда не было, и главный вопрос космической погоды звучит так: как часто случаются такие бури?

Ответить трудно, потому что самых сильных бурь за время измерений почти нет. Приходится брать частые бури, находить закономерность и продлевать её на редкие. Результат сильно зависит от того, какую закономерность выбрать.

В 2012 году физик Пит Райли исходил из двух простых допущений. Первое: сила бурь подчиняется строгому закону «чем сильнее, тем реже в постоянной пропорции», и этот закон можно продлить на ещё не виданные бури. Второе: бури приходят независимо друг от друга, как случайные капли дождя. Шанс бури масштаба Кэррингтона за десять лет у него вышел около 12% — примерно один из восьми.

В 2019 году математики из Барселоны Давид Морина, Исабель Серра, Педро Пуч и Альваро Корраль проверили второе допущение на 60 годах почасового Dst — и данные его не подтвердили. Бури не приходят независимо: они сбиваются в серии, за которыми следуют долгие затишья. Авторы подобрали модель, которая это учитывает, и получили совсем другую цифру. Главной причиной разрыва они считают первое допущение: продлевать простой закон на самые сильные бури, по их словам, рискованно.

Moriña и соавт., Scientific Reports, 2019. В скобках — 95% доверительный интервал: границы, в которых, скорее всего, лежит истинная величина.

Та же модель показывает, как быстро редеют бури с ростом силы. По её расчёту бури с Dst −200 нТл и сильнее случаются почти два раза в год, с −400 нТл — примерно полтора раза за десять лет, а с −800 нТл — чуть больше одного раза за тысячу лет. Буря 1989 года лежит между двумя последними ступенями — и за 60 лет измерений такая была одна.

Главный урок из спора не в том, чья цифра верна. Две серьёзные работы, оценивая одну и ту же величину, разошлись в 13 раз. Это честная мера неопределённости: о самых редких бурях наука пока судит по очень короткому ряду наблюдений.

А обычные бури?

Катастрофы вроде квебекской редки. Но могут ли бури попроще тихо добавлять мелких сбоев? Колумбийские исследователи Мауро Гонсалес Фигероа, Даниэль Эррера Асеведо и Даниэль Сьерра Порта (PLoS One, 2025) взяли официальную отчётность об отключениях в США за 2006–2023 годы и сопоставили её с бурями.

Они смотрели не на все отключения, а только на те, причину которых не удалось установить: не погода, не поломка и не ошибка персонала. Вывод такой: в окне ±2 суток вокруг бури хотя бы одно такое отключение происходит в 3,3% дней, в спокойное время — в 1,7%. То есть почти вдвое чаще (отношение рисков 1,91; интервал 1,30–2,79).

Это любопытный результат, но слабее, чем кажется по цифре. Отключения с неизвестной причиной — не значит «от бури»: туда попадают и скрытые дефекты, и неучтённые ошибки. Сами авторы называют свою годовую модель переподогнанной под историю и просят проверки по данным отдельных трансформаторов.

Что это значит для тебя

• Сильная буря — прежде всего повод посмотреть на небо. В мае 2024 года сияние видели там, где его не ждали. Когда и где его можно увидеть, объясняет статья «полярное сияние».
• Навигатор в сильную бурю может ошибаться сильнее обычного. Это задокументировано для мая 2024 года — особенно у простых GPS-приёмников.
• Отключение света из-за бури — редкое событие. За 60 лет измерений буря силы 1989 года была одна, а после неё сети научились защищаться: в мае 2024 года о крупных отказах не сообщалось.
• Техника и самочувствие — разные вопросы. Этот разбор только о технике. Что известно о влиянии бурь на людей, разобрано отдельно: «Магнитные бури и сердце: почему обзоры расходятся».

В МетеоСфере сила бури показана по Kp-индексу и шкале NOAA. Что означают её уровни, объясняет статья «магнитная буря», а откуда вообще берутся бури — «космическая погода».