一次大气核爆炸就能摧毁电网

今年7月,中国研究人员敦促中国政府以提高国家防御高空电磁脉冲(EMP)攻击的准备程度。就在一年多以前，一组美国研究人员发布了一个报告警告说，中国拥有进行电磁脉冲攻击的能力反对美国。军事和防扩散专家担心，拥有核武器的国家越来越倾向于使用核武器发动先发制人的电磁脉冲(EMP)攻击，这种攻击虽然避免直接伤亡，但可能对电网和从智能手表到超级计算机的电子设备造成毁灭性打击。

一段时间以来，人们已经认识到核武器在高空爆炸时释放出的电磁脉冲的巨大潜力。1962年，美国进行了145万吨热核武器的大气试验它位于太平洋约翰斯顿岛上空250英里处，代号为“海星一号”。1000多英里外，爆炸中断了夏威夷部分地区的电力供应，并中断了一段时间的电话服务。此外，辐射测试损坏数颗卫星近地轨道，让它们停止服务。几十年后，美国电磁脉冲(EMP)攻击威胁评估委员会早在2008年，他就认为美国将面临电磁脉冲攻击的灾难性后果，因为美国越来越依赖各种形式的电子产品，完全依赖电网。

然而，到目前为止，政府和行业对电磁脉冲攻击及其对电网影响的风险评估一直是基于过于简化的固体地球模型，假设深度或成分为零变化。但事实证明，外太空电磁脉冲对电网的实际影响在很大程度上取决于我们脚下岩石的三维分布。

具有里程碑意义的研究中,是美国地质调查局(USGS)和科罗拉多大学合作的产物，阐明了固体地球在确定电磁脉冲危险程度方面的作用。在一次采访中，美国地质勘探局的地球物理学家杰弗里·j·洛夫，该研究的主要作者新报告，解释高空电磁脉冲产生三种连续波形，对电力系统的影响不同:E1, E2, E3．

高频E1脉冲干扰消费电子产品，往往最受关注;亚博技术支持专业彩票平台E2的行为或多或少有点像闪电，幸运的是，我们的电力系统(在很大程度上)对它的影响有很强的抵抗力。E3波形是EMP信号中振幅最低的部分，但由于它是持续时间最长的部分，覆盖时间从0.1秒到几百秒不等，因此它有可能通过与固体地球的相互作用对电网造成灾难性的破坏。(见下图)

在高层大气或太空(屏幕外)的核爆炸将推动离子和电子电流穿过大气(B)，产生磁场(A)，进而在其下方的地球上诱导电流和电场。高导电性区域(D)更容易携带电流，而低导电性区域(F)则不会。相反，这些区域(E)更大的电场有助于将电流从地面诱导出来，并通过高容量电线(C)产生由爆炸的电磁脉冲引起的潜在破坏电网的电涌。约翰MacNeill

洛夫指出，有三个因素共同构成了电网的地电危害:“EMP磁干扰的水平，地球周围的导电性，以及电网本身的特定参数。”这项新研究使用了现有的调查数据——最初是为了地质勘探而收集的——在美国大陆东部和中部的一个小区域，覆盖了阿肯色州、密苏里州、伊利诺伊州、密西西比州、肯塔基州和田纳西州的部分地区。美国地质调查局的研究人员随后获得了业主的许可，在地面上放置传感器，以测量地球磁场在几周内的自然变化。亚博排列五投注网站他们还使用电压表来测量相同位置随时间变化的电场。这两种测量类型提供了表面阻抗的估计，这是一种依赖于岩石导电性的电磁特性。

勒夫和他的合著者利用这些调查数据评估了核弹在高空爆炸产生的E3电磁脉冲波形的影响，其当量为几十万吨——这是文献中对电磁脉冲事件的基准描述。这些研究还包括美国地质调查局对整个美国大陆的自然磁暴干扰的研究，比如明尼苏达州北部或阿巴拉契亚山脉东部的电阻性变质岩和火成岩，以及密歇根州或伊利诺伊州的导电沉积岩。

总而言之，他们发现在复杂的地质环境中，EMP危害并没有被准确地绘制出来。他们呼吁美国地质调查局分析东部中部大陆等地区的地表阻抗。他们补充说，美国地质调查局应该特别关注美国东部，那里的磁暴风险已经很高。当然，这里也是美国许多大城市的所在地。

“科学学科之间更好的协调是必要的，”勒夫说。“通过将武器工程师、空间科学家和地球物理学家聚集在一起，我们可以实现EMP威胁评估的整体方法，并据此优先考虑改进。”

本文发表在2021年10月的印刷版上，题为“一次大气核爆炸可能使整个电网瘫痪”。