ما هو الاهتزاز الناجم عن الغلاف الجوي ولماذا كان له دور رئيسي في انقطاع التيار الكهربائي الكبير؟

تميزت الساعات القليلة الماضية بسؤال يتردد صداه في وسائل الإعلام وفي المحادثات اليومية: ما هو بالضبط الاهتزاز الجوي المستحث، ولماذا قفز إلى صدارة الأخبار؟ كل هذا يعود إلى الانقطاع الشامل للتيار الكهربائي الذي ترك ملايين الأشخاص في إسبانيا والبرتغال بدون كهرباء في 28 أبريل/نيسان 2025، وهو حدث غير مسبوق حير الخبراء وعامة الناس على حد سواء.

لقد أدت فرضية الاهتزاز الجوي المستحث باعتباره سبب الانهيار الكهربائي إلى إنتاج أنهار من الحبر الرقمي. ولكن إلى أي مدى يعتبر هذا الأمر معقولاً، وما هي مكونات هذه الظاهرة الفيزيائية، وما هو رأي المجتمع العلمي فيها؟ فيما يلي، سنلقي نظرة دقيقة ومفصلة على كل ما نعرفه - وما زال غامضًا - حول هذا المفهوم وعلاقته المحتملة بانقطاع التيار الكهربائي في شبه جزيرة إيبيريا.

سياق انقطاع التيار الكهربائي: رواية مشغلي الكهرباء

في 28 أبريل 2025، أدى انقطاع مفاجئ للتيار الكهربائي إلى ترك جزء كبير من شبه الجزيرة الأيبيرية في الظلام. وقد قامت شركات تشغيل الكهرباء في كلا البلدين، شركة REN في البرتغال وشركة Red Eléctrica Española (REE) في إسبانيا، على الفور بتفعيل بروتوكولات الأزمة لمحاولة توضيح الأسباب واستعادة الخدمة في أسرع وقت ممكن.

أشارت شركة REN، الشركة العامة البرتغالية المسؤولة عن شبكة نقل الكهرباء، في اتصالاتها الأولية مع وسائل الإعلام مثل رويترز وبي بي سي، إلى وجود صلة محتملة بـ "ظاهرة جوية نادرة" حدثت في إسبانيا. وفقا لهم، فإن التغيرات الشديدة في درجات الحرارة قد تسبب التذبذبات الشاذة في خطوط الجهد العالي جدًا (400 كيلو فولت)، وهي عملية تُعرف تقنيًا باسم الاهتزاز الجوي المستحث.

وفي الوقت نفسه، امتنعت الإدارة الإسبانية عن الإدلاء بأية تصريحات قاطعة في انتظار نتائج التحقيق. وتم ذكر نظرية الهجوم الإلكتروني، ولكن دون أدلة تدعمها. واستبعد رئيس الوزراء البرتغالي لويس مونتينيغرو بنفسه فكرة العمدية وأكد على فكرة وجود محفز طبيعي وغير عادي للغاية.

ما هو الاهتزاز الناجم عن الغلاف الجوي؟

يصف مصطلح الاهتزاز الناجم عن الغلاف الجوي ظاهرة فيزيائية تؤثر في المقام الأول على خطوط نقل الجهد العالي والعالي جدًا. وهو عبارة عن ظهور حركات تذبذبية في الموصلات الكهربائية (الكابلات المرتفعة التي نراها على الأبراج الكبيرة)، والتي تنشأ عن التفاعل بين العوامل الكهربائية والظروف الجوية الخارجية.

تبدأ العملية عندما تحدث ظروف جوية معينة، مثل الرياح المستمرة، أو التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة، أو الرطوبة العالية. ويمكن أن يؤدي هذا إلى ظهور ما يعرف في الهندسة الكهربائية باسم التفريغ الإكليلي، الذي يؤين الهواء المحيط بالموصل وينتج تيارات صغيرة بين المعدن والغلاف الجوي.

تتفاعل الجسيمات المشحونة الناتجة بهذه الطريقة مع المجال الكهربائي المكثف لخطوط الجهد العالي، مما يؤدي إلى نشوء قوى دورية ذات طبيعة كهروهيدروديناميكية (EHD). هذه القوى ليست ميكانيكية بالمعنى الدقيق للكلمة، بل هي نتيجة للتفاعل بين الكهرباء والغلاف الجوي.

نتيجة لذلك ، يتم إنشاء موجات الضغط في الهواء المحيط والتي تؤثر بشكل مباشر على الكابل نفسه.. عندما يقترب تردد هذه القوى المتناوبة أو يتزامن مع تردد الاهتزاز الطبيعي للموصل تحدث ظاهرة الرنين.

يمكن لهذه الحالة الرنانة أن تعمل على تضخيم تذبذبات الكابل بشكل كبير.، مما يسبب اهتزازات ذات سعة كبيرة على الرغم من أن ظروف الرياح أو درجات الحرارة تبدو طبيعية للعين المجردة.

كيف تؤثر الرياح ودرجات الحرارة العالية على هذه الظاهرة؟

من المرجح بشكل خاص أن تحدث الاهتزازات الجوية المستحثة عندما يجتمع عنصران معًا: الرياح المستمرة (بدون هبات مفاجئة أو اضطرابات شديدة) ودرجات الحرارة غير العادية (عالية ومنخفضة جدًا).

يمكن للرياح أن تولد دوامات الضغط في بيئة الكابل، مما يجبره على التحرك من جانب إلى آخر. إذا كانت سرعة هذه الدوامات تتطابق مع تردد الاهتزاز الطبيعي للكابل (الذي يعتمد على طوله وكتلته وشدته)، فمن الممكن أن تحدث اهتزازات شديدة.

تؤدي درجات الحرارة القصوى إلى تغيير السلوك الميكانيكي للموصلات.. الحرارة تؤدي إلى تمدد الكابلات وجعلها أكثر ارتخاءً، في حين أن البرودة تؤدي إلى انكماشها وتشديدها. يؤثر كلا التأثيرين على تردد الرنين الخاص بها، مما يجعلها، في كثير من الحالات، أكثر عرضة للاهتزازات الناجمة عن الرياح.

يضاف إلى ذلك التفريغ الإكليلي في حالات الرطوبة العالية أو وجود جزيئات معلقة.، مما يسهل إنتاج قوى EHD المذكورة أعلاه.

الاختلافات مع أنواع أخرى من الاهتزازات في خطوط الطاقة

في عالم الهندسة الكهربائية، يمكن أن تتعرض خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي إلى اهتزازات من مجموعة واسعة من الأنواع والأصول. من الضروري التمييز بين الاهتزاز الجوي المستحث والظواهر المماثلة الأخرى التي تتم دراستها بشكل شائع.

• اهتزازات الرياح الكلاسيكية: تنتج تذبذبات ذات تردد متوسط ​​بسبب مرور الرياح. عادة ما يكون أكثر قابلية للتنبؤ ويؤثر بشكل خاص على الموصلات الأطول والمنخفضة الجهد.
• العدو: ظاهرة تنتج عن تراكم الجليد أو الثلج على الكابل مصحوبة بالرياح. فهو يؤدي إلى نشوء اهتزازات عالية السعة ومنخفضة التردد.
• الاهتزاز الجوي المستحث: وتتميز بالتذبذب بترددات تتراوح بين 0,1 و10 هرتز، ومحفزها الرئيسي هو مزيج من الظروف الكهربائية الخاصة والعوامل الجوية، وليس الرياح فقط.

يعد هذا الاختلاف في الأصل والآلية أمرًا أساسيًا لفهم سبب صعوبة التنبؤ بالاهتزازات الجوية المستحثة والتخفيف منها..

العواقب المباشرة وغير المباشرة على النظام الكهربائي

يمكن أن تكون تداعيات الاهتزازات الجوية المستحثة متنوعة للغاية وتعتمد على شدة الظاهرة ومدتها. ورغم أن تأثيراتها في كثير من الحالات تقتصر على الضوضاء المسموعة أو الإزاحات الطفيفة للكابلات، فإنها قد تتسبب في ظل الظروف القاسية في حدوث مشاكل حقيقية واسعة النطاق.

على المدى الطويل، يؤدي التعرض المتكرر للاهتزازات - حتى ذات السعة المنخفضة - إلى إجهاد المواد. والتي تشكل الموصلات والعوازل وكذلك الأجهزة التي تحافظ على بقاء النظام بأكمله.

وهذا يترجم إلى احتمالية أعلى لظهور الشقوق والوصلات الفضفاضة والتآكل المتسارع عند نقاط التلامس بين العناصر المختلفة.

في بعض الحالات اهتزازات جوية شديدة بشكل خاصيمكن لأنظمة الحماية التلقائية أن تفسر وجود خلل خطير وتشرع في فصل الخطوط بأكملها لتجنب المزيد من الضرر.

وبالإضافة إلى ذلك، إذا كان الاهتزاز يغير تزامن الأنظمة الكهربائية المترابطةيمكن أن يؤدي ذلك إلى سلسلة من الانقطاعات أو الانقطاعات المتتالية، كما حدث في الانقطاع الكبير للتيار الكهربائي في أبريل/نيسان 2025، مع انتشار الفشل إلى ما هو أبعد من النقطة الأولية.

لماذا كان التفسير الرسمي مثيرا للجدل إلى هذا الحد؟

ولم يكن من دون الجدل أن ننسب انقطاع التيار الكهربائي في أبريل/نيسان 2025 إلى الاهتزازات الجوية المستحثة. منذ البداية، أبدى خبراء الفيزياء والأرصاد الجوية والشبكات الكهربائية حذرهم بشأن إمكانية أن يكون لهذه الظاهرة النادرة مثل هذا التأثير المدمر.

وأكد بعض العلماء، مثل الفيزيائي ماريو بيكازو، أن الرياح القوية أو التغيرات الحرارية الشديدة ستكون ضرورية لإثارة الرنينات في الشبكة الكهربائية بالحجم المرصود. وعلى الرغم من وجود اختلافات كبيرة في درجات الحرارة (ليالٍ شبه متجمدة تليها درجات حرارة قصوى تتراوح بين 20 و25 درجة مئوية)، فإن معظم الناس يعتبرون أنه من غير المرجح أن يكون هذا العامل وحده كافياً للتسبب في الانهيار.

وذهب خبراء آخرون، مثل خوسيه ماريا مادييدو، عالم الفيزياء الفلكية في معهد الأندلس للفيزياء الفلكية، إلى أبعد من ذلك، حيث استبعدوا أن يكون الاهتزاز الجوي المستحث، الناجم عن بعض الظواهر الجوية النادرة، تفسيراً كافياً.. واقترح مادييدو كبديل التأثير المحتمل لحدث شمسي (من نوع كارينجتون)، على الرغم من أن عدم وجود عواصف شمسية حديثة أو تأثير عالمي متزامن استبعد هذه الفرضية.

وفي الوقت نفسه، ظل مشغلو الشبكات والسلطات حذرين.:على الرغم من اعترافهم بمدى تعقيد الحادث وطبيعته الاستثنائية، إلا أنهم يصرون على أنه لا يوجد حتى الآن دليل قاطع بشأن السبب الدقيق. وتظل التحقيقات مفتوحة، وكانت الشفافية عنصرا أساسيا في منع الخدع والتكهنات.

عملية التعافي والصعوبات المصاحبة لها

لم يكن استعادة الطاقة بعد انقطاع التيار الكهربائي في 28 أبريل 2025 أمرًا بسيطًا ولا فوريًا.. إن المشكلة الرئيسية هي أنه بما أن هذه شبكة مترابطة دوليا (إسبانيا، والبرتغال، وفرنسا، والمغرب)، فإن أي محاولة للتعافي يجب أن تتم تدريجيا ومنسقة للغاية.

يتكون الإجراء المتبع من تفعيل المولدات الرئيسية لكل دولة بشكل تدريجي لمواءمة إنتاج الكهرباء مع الاستهلاك الفعلي للمستخدمين. يعد "إعادة الاتصال التدريجي" هذا ضروريًا لتجنب المزيد من التحميل الزائد أو عدم التزامن الذي قد يؤدي إلى تعطيل عملية الاستعادة.

وعلى سبيل المثال، تعاونت فرنسا من خلال توفير الطاقة للنظام الإسباني عبر الحدود الشمالية.. وفي الوقت نفسه، فصلت البرتغال شبكتها الكهربائية عن الشبكة الإسبانية لاستعادة الوضع الطبيعي باستخدام مواردها الخاصة وتجنب المزيد من تأثير الدومينو.

في هذه المرحلة، دراسة الصوت في الفضاء وكيفية تأثير الاهتزازات على الأنظمة المختلفة لها أهمية كبيرة في فهم الأسباب المحتملة لانقطاع التيار الكهربائي.

في هذه المرحلة، تلعب المرونة والتنسيق بين المشغلين والحكومات دورًا أساسيًا لاستعادة الاستقرار لنظام الطاقة الأوروبي بعد الحدث المتطرف.

الدروس المستفادة والتحديات الجديدة للمستقبل

وقد سلطت الحادثة الضوء على العديد من نقاط الضعف الكامنة في شبكات الطاقة الحالية.. إن السعي إلى تحقيق أقصى قدر من الكفاءة من خلال الترابط بين البلدان والأنظمة المتعددة قد أدى إلى تعقيد إدارة الأزمات والتعافي من الحوادث الخطيرة.

وعلاوة على ذلك، يبدو أن دور الظواهر الطبيعية المتطرفة ــ سواء التغيرات في درجات الحرارة، أو الرياح، أو حتى التأثيرات الشمسية ــ يكتسب أهمية متزايدة في سياق تغير المناخ.. ويحذر الخبراء من أن حوادث مثل انقطاع التيار الكهربائي الأخير في شبه جزيرة إيبيريا قد تتكرر إذا لم يتم تحديث بروتوكولات السلامة وصيانة البنية التحتية وأنظمة المراقبة والإنذار المبكر.

وتهدف التحقيقات التي فتحتها REN وRed Eléctrica Española إلى فهم ما إذا كان الاهتزاز الجوي المستحث هو في الواقع "المحفز" لانقطاع التيار الكهربائي. أو مجرد ظرف مشدد في سياق شبكة حساسة بشكل خاص.