К индекс геомагнитной обстановки что это такое


Индекс геомагнитной активности

31.10.2012

Уровни геомагнитной активности выражаются с помощью двух индексов – А и К, показывающих величины магнитного и ионосферного возмущения. Индекс К высчитывается на основе измерений магнитного поля, проводящихся ежедневно с трехчасовым интервалом, начиная с нуля часов по универсальному времени (иначе – UTC, мировому, гринвичскому).

Максимальные величины магнитного возмущения сравниваются с значениями магнитного поля спокойного дня для конкретной обсерватории и в расчет принимается  наибольшая величина из отмеченных отклонений. Затем по специальной таблице полученное значение переводится в индекс К. К-индекс – это квазилогарифмическая величина, то есть его значение увеличивается на единицу при увеличении возмущения магнитного поля примерно вдвое, что затрудняет вычисление усредненного значения.

Поскольку  возмущения магнитного поля неодинаково проявляются в различных точках Земли, то такая таблица существует для каждой из 13 геомагнитных обсерваторий, расположенных на геомагнитных широтах от 44 до 60 градусов в обоих полушариях планеты.  Это в целом при большом количестве измерений за длительное время дает возможность вычислить среднепланетарный Кр-индекс, который представляет собой дробную величину в интервале от 0 до 9.

А-индекс – величина линейная, то есть при увеличении геомагнитного возмущения возрастает аналогично ему, вследствие чего использование этого индекса часто имеет больше физического смысла. Значения Ар-индекса соотносятся со значениями Кр-индекса и представляют собой усредненные показатели вариации магнитного поля. Индекс Ар выражается в целых числах от 0 до > 400. Например, интервалу Кр от 0о до 1+ соответствуют значения  Ар от 0 до 5, а Кр от 9- до 90 – 300 и > 400 соответственно. Для определения величины Ар-индекса  также существует специальная таблица.

В практическом применении К-индекс учитывается для определения прохождения радиоволн. Уровень от 0 до 1 соответствует спокойной геомагнитной обстановке и хорошим условиям для прохождения КВ. Значения от 2 до 4 указывают на умеренное геомагнитное возмущение, что несколько затрудняет прохождение коротковолнового диапазона. Значениями, начиная с 5, обозначаются геомагнитные бури, которые создают серьезные помехи указанному диапазону, а при сильных бурях (8 и 9) делают прохождение коротких волн невозможным.

Рейтинг статьи: 34794 просмотра

Автор: Елена Берс

geo-storm.ru

Что такое геомагнитные индексы А, К и Кр?

Г е о м а г н и т н ы е   À, K   и   Kp   и н д е к с ы .

Регулярные суточные вариации магнитного поля создаются, в основном, изменениями токов в ионосфере Земли из-за изменения освещенности ионосферы Солнцем в течение суток. Нерегулярные вариации магнитного поля создаются вследствие воздействия потока солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, изменениями внутри магнитосферы, и взаимодействия магнитосферы и ионосферы

.

Индексы геомагнитной активности предназначены для описания вариаций магнитного поля Земли, вызванных этими нерегулярными причинами. К-индекс - это квазилогарифмический (увеличивается на единицу при увеличении возмущенности приблизительно в два раза) индекс, вычисляемый по данным конкретной обсерватории за трехчасовой интервал времени. Индекс был введен Дж. Бартельсом в 1938 г. и представляет собой значения от 0 до 9 для каждого трехчасового интервала (0-3, 3-6, 6-9 и т.д.) мирового времени. Для вычисления индекса берется изменение магнитного поля за трехчасовой интервал, из него вычитается регулярная часть, определяемая по спокойным дням, и полученная величина по специальной таблице переводится в К-индекс.

Поскольку магнитные возмущения проявляются по разному в различных местах на земном шаре, то для каждой обсерватории существует своя таблица, построенная так, чтобы различные обсерватории в среднем за большой интервал времени давали одинаковые индексы.

Для обсерватории Москва эта таблица задается так:

Вариации

550

K-индекс

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Планетарный индекс Kp вычисляется как среднее значение К-индексов, определенных на 13 геомагнитых обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9, но Kp индекс определяется с точностью до 1/3: 4- означает 3 и 2/3, 4о - 4 ровно, 4+ означает 4 и 1/3 В последнее время вместо Kp индекса часто употребляется Ap индекс. Ap индекс определяется в единицах магнитного данному Kp:

Kp=

0o

0+

1-

1o

1+

2-

2o

2+

3-

3o

3+

4-

4o

4+

Ap=

0

2

3

4

5

6

7

9

12

15

18

22

27

32

Kp=

5-

5o

5+

6-

60

6+

7-

7o

7+

8-

8o

8+

9-

90

Ap=

39

48

56

67

80

94

111

132

154

179

207

236

300

>400

Ap является линейным индексом (увеличение возмущения в несколько раз дает такое же увеличение индекса) и во многих случаях использование Ap индекса имеет больше физического смысла.

Качественно состояние магнитного поля в зависимости от Кp-индекса можно приблизительно охарактеризовать следующим образом:

K=7 большая магнитная буря

Планетарные Кp и Ap индексы имеются с 1932 г. и могут быть получены по запросу по FTP из Мирового Центра Данных С1.

Материал с сайта Измиран.

www.vhfdx.ru

Индексы солнечной и геомагнитной активности

Одним из ключевых навыков любого охотника за DX на КВ диапазонах является способность оценивать условия прохождения в произвольный момент времени. Отличные условия прохождения, когда на диапазонах слышно много станций со всего света, могут изменяться так, что диапазоны пустеют и только единичные станции пробиваются сквозь шум и треск эфира. Для того, чтобы понять что и почему происходит в радиоэфире, а так же оценить его возможности в данный момент времени, используются три основных индекса: поток солнечного излучения (solar flux), Ap и Kp. Хорошее практическое понимание того, что собой представляют эти значения и каков их смысл, является неоспоримым преимуществом даже для радиолюбителя с самым лучшим и современным комплектом связной аппаратуры.

Земная атмосфера

Ионосферу можно представить как нечто многослойное. Границы слоев достаточно условны и определяются областями с резким изменением уровня ионизации (рис. 1). Ионосфера оказывает непосредственное влияние на характер распространения радиоволн, потому что в зависимости от степени ионизации отдельных ее слоев, радиоволны могут преломляться, то есть траектория их распространения перестает быть прямолинейной. Довольно часто степень ионизации достаточно высока, так что радиоволны отражаются от высокоионизированных слоев и возвращаются на Землю (рис. 2).

Условия прохождения радиоволн на КВ диапазонах непрерывно меняются в зависимости от изменения уровней ионизации ионосферы. Солнечная радиация, достигая верхних слоев земной атмосферы, ионизирует молекулы газов, порождая положительные ионы и свободные электроны. Вся эта система находится в динамическом равновесии за счет процесса рекомбинации, обратного ионизации, года вступающие во взаимодействие друг с другом положительно заряженные ионы и свободные электроны вновь образуют молекулы газов. Чем выше степень ионизации (чем больше свободных электронов), тем лучше ионосфера отражает радиоволны. Кроме того, чем выше уровень ионизациии, тем выше могут быть частоты, на которых обеспечиваются хорошие условия прохождения. Уровень ионизации атмосферы зависит от многих факторов, включая время суток, время года, и самого главного фактора - цикла солнечной активности. Достоверно известно, что интенсивность солнечного излучения зависит от числа пятен на Солнце. Соответственно, максимум излучения, полученного от Солнца, достигается в периоды максимальной солнечной активности. Кроме того, в эти периоды возрастает и геомагнитная активность из-за усиления интенсивности потока ионизированных частиц от Солнца. Обычно этот поток достаточно стабилен, но из-за возникающих на Солнце впышек он может значительно усиливаться. Частицы достигают околоземное пространство и вступают во взаимодействие с магнитным полем Земли, вызывая его возмущения и порождая магнитные бури. Кроме того, эти частицы могут стать причиной возникновения ионосферных бурь, при которых радиосвязь на коротких волнах становится затруднительной, а иногда и вообще невозможной.

Поток солнечного излучения

Величина, известная как поток солнечного излучения, является основным индикатором солнечной активности и определяет уровень излучения, получаемого Землей от Солнца. Он измеряется в единицах солнечного потока (SFU) и определяется уровнем радиошума, излучаемого на частоте 2800 МГц (10.7 см). Радиоастрономическая обсерватория Пентиктона в Британской Колумбии, что в Канаде, ежедневно публикует это значение. Поток солнечного излучения оказывает непосредственное влияние на степень ионизации и следовательно концентрации электронов в области F2 ионосферы. В результате он дает очень хорошее представление о возможности установления радиосвязи на дальние расстояния.

Величина солнечного потока может изменяться в пределах 50 - 300 единиц. Небольшие значения указывают на то, что максимально-применимая частота (МПЧ) будет низкой, а общие условия прохождения радиоволн будут плохими, особенно на высокочастотных диапазонах. (Рис. 2) Напротив, большие значения солнечного потока свидетельствуют о достаточной ионизации, что позволяет устанавливать дальние связи на более высоких частотах. Однако, следует помнить, что требуется несколько дней подряд с высокими значениями величины солнечного потока, чтобы условия прохождения ощутимо улучшились. Обычно в периоды высокой солнечной активности величина солнечного потока превышает 200 с кратковременными всплесками вплоть до 300.

Геомагнитная активность

Существуют два индекса, которые используются для определения уровня геомагнитной активности - A и K. Они показывают величины магнитного и ионосферного возмущений. Индекс K показывает величину геомагнитной активности. Ежедневно, каждые 3 часа, начиная с 00:00 UTC, определяются максимальные отклонения значения индекса относительно значений для спокойного дня выбранной обсерватории, и выбирается наибольшая величина. На основании этих данных вычисляется значение индекса K. Индекс K является квазилогарифмической величиной, поэтому его нельзя усреднять для получения долгосрочной исторической картины состояния магнитного поля Земли. Для решения этой проблемы существует индекс A, который представляет собой дневное среднее. Вычисляется он довольно просто - каждое измерение индекса K, сделанное, как уже говорилось выше, с 3-х часовым интервалом, по Табл. 1

A K Описание
0 0 Спокойно
2 1 Спокойно
3 1 Спокойно
4 1 От спокойно до умеренно
7 2 Умеренно
15 3 Активно
27 4 Активно
48 5 Слабая буря
80 6 Буря
132 7 Сильный шторм
208 8 Очень сильный шторм
400 9 Очень сильный шторм

преобразуется в эквивалентный индекс. Полученные в течение дня значения этого индекса усредняются и в итоге получается значение индекса A, который в обычные дни не превышает 100, а во время очень серьезных геомагнитных бурь может достигать 200 и даже больше. Значения индекса A могут быть отличаться у разных обсерваторий, так как возмущения магнитного поля Земли могут носить локальный характер. Чтобы избежать разночтений, индексы A, полученные в разных обсерваториях, усредняются и в итоге получается глобальный индекс Ap. Точно так же получается значение индекса Kp - среднее значение всех индексов K, полученных в различных обсерваториях земного шара. Его значения между 0 и 1 характеризует спокойную геомагнитную обстановку, и это может указывать на наличие хороших условий прохождения на коротковолновых диапазонах при условии достаточно высокой интенсивности потока солнечного излучения. Значения между 2 и 4 указывают на умеренную или даже активную геомагнитную обстановку, что, вероятно, отрицательно повлияет на условия прохождении радиоволн. Далее по шкале значений: 5 свидельствует о незначительной буре, 6 - сильная буря и 7 - 9 говорят об очень сильной буре, в результате которой прохождения на КВ скорее всего не будет. Несмотря на то, что геомагнитные и ионосферные бури взаимосвязаны, стоит еще раз отметить, что они различны. Геомагнитная буря - это возмущение магнитного поля Земли, а ионосферная буря - это возмущение ионосферы.

Интерпретация значений индексов

Самый простой способ использования значений индексов состоит в том, чтобы ввести их в качестве исходных данных в программу расчета прогноза прохождения радиоволн. Это позволит получить более или менее достоверный прогноз. В своих расчетах эти программы учитывают дополнительные факторы, такие как пути распространения сигналов, потому что для разных трасс влияние магнитных бурь будет разным.

При отсутствии программы неплохой оценочный прогноз можно сделать самостоятельно. Очевидно, что большие значения индекса солнечного потока - это хорошо. Вообще говоря, чем интенсивнее поток, тем лучше будут условия прохождения на высокочастотных КВ диапазонах, включая диапазон 6 м. Однако, следует иметь ввиду так же и значения потока за предыдущие дни. Сохранение больших значений в течение нескольких дней обеспечит более высокую степень ионизации слоя F2 ионосферы. Обычно значения, превышающие 150, гарантируют хорошее прохождение на КВ. Высокие уровни геомагнитной активности обладают так же и неблагоприятным побочным эффектом, значительно снижающим МПЧ. Чем выше уровень геомагнитной активности согласно индексам Ap и Kp, тем ниже МПЧ. Фактические значения МПЧ зависят не только от силы магнитной бури, но также и от ее продолжительности.

Заключение

Постоянно следите за изменениями значений индексов солнечной и геомагнитной активности. Эти данные есть на сайтах www.eham.net, www.qrz.com, www.arrl.org и многих других, а так же их можно получить через терминал при подключении к DX-кластерам. Неплохое прохождение на КВ возможно в периоды, когда поток солнечного излучения превышает 150 в течение нескольких дней, а индекс Kp в то же время держится ниже 2. Когда эти условия выполняются, проверяйте диапазоны - наверняка там уже работает какой-нибудь хороший DX!

По материалам Understanding Solar Indices By Ian Poole, G3YWX

www.radiouniverse.ru

Kp-индекс | Помощь

Kp-индекс, глобальный планетарный индекс геомагнитной активности. K-индекс представляет собой трехчасовой квазилогарифмический локальный индекс геомагнитной активности по отношению к кривой спокойного дня для данного местоположения. Kp-индекс измеряет отклонение самой нарушенной горизонтальной составляющей магнитного поля на стационарных станциях по всему миру по их собственным локальным K-индексам. Затем глобальный Kp-индекс определяется алгоритмом, который объединяет средние значения каждой станции. Kp-индекс колеблется от 0 до 9, где значение 0 означает отсутствие геомагнитной активности, а значение 9 означает экстремальный геомагнитный шторм.

График Kp-индекса на этом веб-сайте дает представление о текущих геомагнитных условиях, а также условия за прошедшие сутки и прогноз на ближайший час.

Предварительный Kp-индекс

Предварительный Kp-индекс является Kp-индексом из SWPC NOAA, который обновляется каждые 3 часа с оценкой измеренного Kp за последние 3 часа. Эти периоды: 00:00-03:00 UTC, 03:00-06:00 UTC и т. д. Предварительный Kp-индекс состоит из 10 значений и варьируется от 0 до 9 и представляет собой оценку наблюдаемого Kp-значения в течение определенного 3-часового периода. Таким образом, это не прогноз или индикатор текущих условий, он всегда показывает значение Kp, которое наблюдалось в течение определенного периода. На рисунке ниже показан график предварительного Kp-индекса с октября 2003 года с 3-дневным интенсивным геомагнитным штормом.

В приведенной ниже таблице показан предварительный Kp-индекс с его 10 значениями, которые представляют собой G-масштаб, определенное значение Kp-индекса, границу аврорального овала в локальной полуночи при определенном Kp-значении, описание авроральной активности для специфического Kp-индекса и частота возникновения определенного значения Kp-индекса в течение одного солнечного цикла.

Kp GG-шкала Геомагнитная широта Авроральная активность Средняя частота
0 G0 66.5° или выше Тихо
1 G0 64.5° Тихо
2 G0 62.4° Тихо
3 G0 60.4° Слабая активность
4 G0 58.3° Активный
5 G1 56.3° Малый шторм 1700 за цикл (900 дней за цикл)
6 G2 54.2° Умеренный шторм 600 за цикл (360 дней за цикл)
7 G3 52.2° Сильный шторм 200 за цикл (130 дней за цикл)
8 G4 50.1° Тяжелая буря 100 за цикл (60 дней за цикл)
9 G5 48.1° или ниже Экстремальная буря 4 за цикл (4 дня за цикл)
Окончательный Kp-индекс

Окончательный Kp-индекс поступает из GFZ в Потсдаме, Германия, и обновляется два раза в месяц. Это официальные окончательные значения Kp для научных исследований и архивных целей. Окончательный Kp-индекс немного отличается от предварительного Kp-индекса. В отличие от предварительного Kp-индекса, окончательный Kp-индекс выражается в шкале третей и имеют 28 значений, предварительный Kp-индекс имеет только 10 значений.

Коэффициент вращения крыла

Модель Wing Kp USAF Weather Agency, выражена по третей шкале и имеет 28 предварительных значений. Она отображает наблюдаемый Kp и дает прогноз на следующий и ближайшие 4 часа. Для прогноза используются данные о солнечном ветре в режиме реального времени полученные Обсерваторией глубокого космоса (DSCOVR). На приведенном ниже рисунке показан пример графика Wing Kp-index, который имеется на нашем веб-сайте. Сплошная линия демонстрирует прогнозируемый Kp-индекс на 1 час вперед, а барами обозначен наблюдаемый Kp-индекс.

В приведенной ниже таблице показаны значения, которые могут принимать Kp-индекс и Wing Kp-индекс. Это 28 значений вместо 10 значений которые принимает предварительный Kp-индекс.

Kp Kp в десятичных знаках G-шкала Авроральная активность
0o 0,00 G0 Тихо
0+ 0,33 G0 Тихо
1- 0,67 G0 Тихо
1o 1,00 G0 Тихо
1+ 1,33 G0 Тихо
2- 1,67 G0 Тихо
2o 2,00 G0 Тихо
2+ 2,33 G0 Тихо
3- 2,67 G0 Слабая активность
3o 3,00 G0 Слабая активность
3+ 3,33 G0 Слабая активность
4- 3,67 G0 активный
4o 4,00 G0 активный
4+ 4,33 G0 активный
5- 4,67 G1 Малый шторм
5o 5,00 G1 Малый шторм
5+ 5,33 G1 Малый шторм
6- 5,67 G2 Умеренный шторм
6o 6,00 G2 Умеренный шторм
6+ 6,33 G2 Умеренный шторм
7- 6,67 G3 Сильный шторм
7o 7,00 G3 Сильный шторм
7+ 7,33 G3 Сильный шторм
8- 7,67 G4 Тяжелая буря
8o 8,00 G4 Тяжелая буря
8+ 8,33 G4 Тяжелая буря
9- 8,67 G4 Тяжелая буря
9o 9,00 G5 Экстремальная буря
G-шкала

Для обозначения состояния наблюдаемой и предсказания геомагнитной активности NOAA использует пятиуровневую систему, называемую G-шкалой. Эта шкала используется для обозначения силы геомагнитного шторма. Эта шкала варьируется от G1 до G5, причем G1 является самым низким уровнем, а G5 - самым высоким. Условия отсутствия шторма обозначаются как G0, однако, это значение обычно не используется. Каждый G-уровень имеет, связанное с ним определенное значение Kp-индекса, от 5 - G1 до 9 - G5. G-шкала часто используется на этом сайте.

G-шкала Kp Авроральная активность Средняя частота
G0 4 и ниже Шторм отсутствует
G1 5 Малый шторм 1700 за цикл (900 дней за цикл)
G2 6 Умеренный шторм 600 за цикл (360 дней за цикл)
G3 7 Сильный шторм 200 за цикл (130 дней за цикл)
G4 8 Очень сильный шторм 100 за цикл (60 дней за цикл)
G5 9 Экстремальный шторм 4 за цикл (4 дня за цикл)
Какое значение Kp-индекса необходимо для появления вероятности наблюдения севернрго сияния с позиции моего местоположения?

В пределах области высоких широт, при Kp-индексе oт 4, появляется возможность наблюдения северного сияния. Для средних широт, необходим Kp-индекс не ниже 7. Для низких широт значения Kp-индекса 8 или 9 дают некоторую степень вероятности наблюдать севернре сияние. Мы сделали удобный список в котором ориентировочно указаны значения Kp-индекса необходимые для указанного в таблице местоположения в пределах досягаемости авроральных овалов.

Важно! Обратите внимание, что приведенные ниже местоположения дают некоторую степень вероятности наблюдения северного сияния для указанного значения Kp-индекса при максимально благоприятных для наблюдения локальных условиях. Что включает, но не ограничивается: хрошие местные погодные условия, отсутствие облаков, отсутствие лунного света и прямую видимость горизонта.

Kp Местоположение
0

Северная Америка: Барроу (AK, США) Йеллоунайф (NT, Канада) Гиллам (МБ, Канада) Нуук (Гренландия)

Европа: Рейкьявик (Исландия) Тромсё (Норвегия) Инари (Финляндия) Киркенес (Норвегия) Мурманск (Россия)

1

Северная Америка: Фэрбенкс (AK, США) Уайтхорс (YT, Канада)

Европа: Мо И Рана (Норвегия) Йоккмокк (Швеция) Рованиеми (Финляндия)

2

Северная Америка: Анкоридж (AK, США) Эдмонтон (AB, Канада) Саскатун (SK, Канада) Виннипег (MB, Канада)

Европа: Торсхавн (Фарерские острова) Тронхейм (Норвегия) Умео (Швеция) Коккола (Финляндия) Архангельск (Россия)

3

Северная Америка: Калгари (AB, Канада) Thunder Bay (ON, Канада)

Европа: Олесунд (Норвегия) Сундсвалль (Швеция) Ювяскюля (Финляндия)

4

Северная Америка: Ванкувер (Британская Колумбия, Канада) St. John's (NL, Канада) Биллингс (MT, США) Бисмарк (Северная Каролина, США) Миннеаполис (MN,США)

Европа: Осло (Норвегия) Стокгольм (Швеция) Хельсинки (Финляндия) Санкт-Петербург (Россия)

5

Северная Америка: Сиэтл (Вашингтон, США) Чикаго (Иллинойс, США) Торонто (ON, Канада) Галифакс (США, Канада)

Europe: Эдинбург (Шотландия) Гётеборг (Швеция) Рига (Латвия)

Южное полушарие: Хобарт (Австралия) Инверкаргилл (Новая Зеландия)

6

Северная Америка: Портленд (Орегон, США) Бойсе (ID, США) Нью-Йорк (Нью-Йорк, США) Линкольн (Нью-Йорк, США) Индианаполис (Индиана, США)

Европа: Дублин (Ирландия) Манчестер (Англия) Гамбург (Германия) Гданьск (Польша) Вильнюс (Литва) Москва (Россия)

Южное полушарие: Девонпорт (Австралия) Крайстчерч (Новая Зеландия)

7

Северная Америка: Солт-Лейк-Сити (UT, США) Денвер (CO, США) Нэшвилл (Теннесси, США) Ричмонд (VA, США)

Европа: Лондон (Англия) Брюссель (Бельгия) Кёльн (Германия) Дрезден (Германия) Варшава (Польша)

Южное полушарие: Мельбурн (Австралия) Веллингтон (Новая Зеландия)

8

Северная Америка: Сан-Франциско (Калифорния, США) Лас-Вегас (NV, США) Альбукерке (Нью-Йорк, США) Даллас (Техас, США) Джексон (MS, США) Атланта(Джорджия, США)

Европа: Париж (Франция) Мюнхен (Германия) Вена (Австрия) Братислава (Словакия) Киев (Украина)

Азия: Астана (Казахстан) Новосибирск (Россия)

Южное полушарие: Перт (Австралия) Сидней (Австралия) Окленд (Новая Зеландия)

9

Северная Америка: Монтеррей (Мексика) Майами (Флорида, США)

Европа: Мадрид (Испания) Марсель (Франция) Рим (Италия) Бухарест (Румыния)

Азия: Улан-Батор (Монголия)

Южное полушарие: Алис-Спрингс (Австралия) Брисбен (Австралия) Ушуайя (Аргентина) Кейптаун (Южная Африка)

www.spaceweatherlive.com

Индексы солнечной и геомагнитной активности

Вы наверное обращали внимание на всевозможные баннеры и целые страницы на сайтах радиолюбительской тематики, содержащие разнообразные индексы и показатели текущей солнечной и геомагнитной активности. Вот они то нам и нужны для оценки условий прохождения радиоволн на ближайшее время. Несмотря на всё многообразие источников данных, одним из самых популярных являются баннеры, которые предоставляет Paul Herrman (N0NBH), причём совершенно бесплатно.

На его сайте можно выбрать любой из 21 доступных баннеров для размещения в удобном для вас месте, либо воспользоваться ресурсами, на которых эти баннеры уже установлены. В общей сложности они могут отображать до 24 параметров в зависимости от форм-фактора баннера. Ниже приводятся краткие сведения по каждому из параметров баннера. На разных баннерах обозначения одних и тех же параметров могут отличаться, поэтому в некоторых случаях приводится несколько вариантов.

Параметры солнечной активности

Индексы солнечной активности отражают уровень электромагнитного излучения и интенсивность потока частиц, источником которых является Солнце. Интенсивность потока солнечного излучения (SFI)

SFI — это показатель интенсивности излучения на частоте 2800 МГц, генерируемого Солнцем. Эта величина не оказывает прямого влияния на прохождение радиоволн, но её значение гораздо легче измерить, а она хорошо коррелирует с уровнями солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучения. Число солнечных пятен (SN)

SN — это не просто количество пятен на Солнце. Значение этой величины зависит от количества и размера пятен, а так же от характера их расположения на поверхости Солнца. Диапазон значений SN — от 0 до 250. Чем выше значение SN, тем выше интенсивность ультрафиолетового и рентгеновского излучения, которое повышает ионизацию Земной атмосферы и приводит к формированию в ней слоёв D, E и F. C ростом уровня ионизации ионосферы повышается и максимально применимая частота (MUF). Таким образом, увеличение значений SFI и SN свидетельствует об увеличении степени ионизации в слоях E и F, что в свою очередь оказывает положительное воздействие на условия прохождения радиоволн.

Интенсивность рентгеновского излучения (X-Ray)

Величина этого показателя зависит от интенсивности рентгеновского излучения, достигающего Земли. Значение параметра состоит из двух частей — буквы, отражающей класс активности излучения, и числа, показывающего мощность излучения в единицах Вт/м2. От интенсивности рентгеновского излучения зависит степень ионизации слоя D ионосферы. Обычно в дневное время слой D поглощает радиосигналы на низкочастотных КВ диапазонах (1.8 — 5 МГц) и значительно ослабляет сигналы в диапазоне частот 7-10 МГц. С ростом интенсивности рентгеновского излучения слой D расширяется и в экстремальных ситуациях может поглощать радиосигналы практически во всём КВ-диапазоне, затрудняя радиосвязь и иногда приводя к практически полному радиомолчанию, которое может продолжаться несколько часов.

Шкала интенсивности рентгеновского излучения Класс Интенсивность Отсутствие радиосвязи
B 10-4 R3-R5

304A

Это значение отражает относительную интенсивность всего солнечного излучения в ультрафиолетовом диапазоне (длина волны 304 ангстрем). Ультрафиолетовое излучение оказывает значительное влияние на уровень ионизации ионосферного слоя F. Значение 304A коррелирует со значением SFI, поэтому его увеличение приводит к улучшению условий прохождения радиоволн отражением от слоя F.

Межпланетное магнитное поле (Bz)

Индекс Bz отражает силу и направление межпланетного магнитного поля. Положительное значение этого параметра означает, что направление межпланетного магнитного поля совпадает с направлением магнитного поля Земли, а отрицательное значение свидетельствует об ослаблении магнитного поля Земли и снижении его экранирующих эффектов, что в свою очередь усиливает воздействие заряженных частиц на земную атмосферу.

Солнечный ветер (Solar Wind/SW)

SW — это скорость заряженных частиц (км/ч), достигших поверхности Земли. Значение индекса может лежать в интервале от 0 до 2000. Типичное значение — около 400. Чем выше скорость частиц, тем большее давление испытывает ионосфера. При значениях SW, превышающих 500 км/ч, солнечный ветер может вызвать возмущение магнитного поля Земли, что в итоге приведёт к разрушению ионосферного слоя F, снижению уровню ионизации ионосферы и ухуджению условий прохождения на КВ-диапазонах.

Поток протонов (Ptn Flx/PF)

PF — это плотность протонов внутри магнитного поля Земли. Обычное значение не превышает 10. Протоны, вступившие во взаимодействие с магнитным полем Земли, перемещаются по его линиям в направлении полюсов, изменяя в этих зонах плотность ионосферы. При значениях плотности протонов свыше 10000 увеличивается затухание радиосигналов, проходящих через полярные зоны Земли, а при значениях свыше 100000 возможно полное отсутствие радиосвязи.

Поток электронов (Elc Flx/EF)

Этот параметр отражает интенсивность потока электронов внутри магнитного поля Земли. Ионосферный эффект от взаимодействия электронов с магнитным полем аналогичен потоку протонов на авроральных трассах при значениях EF, превышающих 1000. Уровень шума (Sig Noise Lvl)

Это значение в единицах шкалы S-метра показывает уровень шумового сигнала, который возникает в результате взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли.

Параметры геомагнитной активности

Есть два аспекта, по которым информация о геомагнитной обстановке важна для оценки прохождения радиоволн. С одной стороны, с ростом возмущённости магнитного поля Земли разрушается ионосферный слой F, что негативно сказывается на прохождении коротких волн. С другой — возникают условия для аврорального прохождения на УКВ.

Индексы A и К (A-Ind/K-Ind)

Состояние магнитного поля Земли характеризуется индексами A и K. Увеличение значения индекса K свидетельствует о нарастающей его нестабильности. Значения K, превышающие 4 означают наличие магнитной бури. В качестве базовой величины для определения динамики изменения значений индекса K используется индекс A. Аврора (Aurora/Aur Act)

Значение этого параметра является производной величиной от уровня мощности солнечной энергии, измеряемой в гигаваттах, которая достигает полярных областей Земли. Параметр может принимать значения в интервале от 1 до 10. Чем больше уровень солнечной энергии, тем сильнее ионизация слоя F ионосферы. Чем больше значение этого параметра, тем меньшую широту имеет граница авроральной шапки и тем выше вероятность возникновения полярных сияний. При высоких значениях параметра появляется возможность для проведения дальних радиосвязей на УКВ, но при этом полярные трассы на КВ частотах могут быть частично или полностью заблокированы.

Широта (Aur Lat)

Максимальная широта, на которой возможно авроральное прохождение.

Максимально применимая частота (MUF)

Значение максимально применимой частоты, измеренное в указанной метеорологической обсерватории (или обсерваториях, в зависимости от вида баннера), на приведённый момент времени (UTC).

Затухание на трассе Земля-Луна-Земла (EME Deg)

Этот параметр характеризует величину затухания в децибелах радиосигнала, отражённого от лунной поверхности на трассе Земля-Луна-Земля, и может принимать следующие значения: Very Poor (> 5.5 дБ), Poor (> 4 дБ), Fair (> 2.5 дБ), Good (> 1.5 дБ), Excellent (

Геомагнитная обстановка (Geomag Field)

Этот параметр характеризует текущую геомагнитную обстановку на основании значения индекса K. Его шкала условно разделена на 9 уровней от Inactive до Extreme Storm. При значениях Major, Severe и Extreme Storm прохождение на КВ диапазонах ухудшается вплоть до полного их закрытия, а вероятность возникновения аврорального прохождения увеличивается.

Индексы солнечной и геомагнитной активности

При отсутствии программы неплохой оценочный прогноз можно сделать самостоятельно. Очевидно, что большие значения индекса солнечного потока — это хорошо. Вообще говоря, чем интенсивнее поток, тем лучше будут условия прохождения на высокочастотных КВ диапазонах, включая диапазон 6 м. Однако, следует иметь ввиду так же и значения потока за предыдущие дни. Сохранение больших значений в течение нескольких дней обеспечит более высокую степень ионизации слоя F2 ионосферы. Обычно значения, превышающие 150, гарантируют хорошее прохождение на КВ. Высокие уровни геомагнитной активности обладают так же и неблагоприятным побочным эффектом, значительно снижающим МПЧ. Чем выше уровень геомагнитной активности согласно индексам Ap и Kp, тем ниже МПЧ. Фактические значения МПЧ зависят не только от силы магнитной бури, но также и от ее продолжительности.

rх3dty

www.ruqrz.com

Геомагнитная буря - это... Что такое Геомагнитная буря?

Схема взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли.

Геомагни́́тная бу́ря — возмущение геомагнитного поля длительностью от нескольких часов до нескольких суток.

Наряду с суббурями, геомагнитные бури являются одним из видов геомагнитной активности. Они вызываются поступлением в окрестности Земли возмущённых потоков солнечного ветра и их взаимодействием с магнитосферой Земли. Геомагнитные бури являются проявлением возмущения кольцевого тока Земли, постоянно существующего в области радиационных поясов Земли. Это явление является одним из важнейших элементов солнечно-земной физики и её практической части, обычно обозначаемой термином «Космическая погода».

Геомагнитные бури имеют несимметричный по времени характер развития: в среднем фаза нарастания возмущения (главная фаза бури) составляет около 7 часов, а фаза возвращения к исходному состоянию (фаза восстановления) — около 3 суток.

Интенсивность геомагнитной бури обычно описывается индексами Dst[1] и Kp[2]. С ростом интенсивности бури индекс Dst уменьшается. Так, умеренные бури характеризуются Dst от −50 до −100 нТл, сильные — от −100 до −200 нТл и экстремальные — ниже −200 нТл.

Следует отметить, что во время магнитной бури возмущения магнитного поля на поверхности Земли имеют величину менее или порядка 1 % от величины стационарного геомагнитного поля, так как последнее варьируется от 0,34 э у экватора до 0,66 э у полюсов Земли, то есть приблизительно равно (30-70)·103 нТл.

Частота появления умеренных и сильных бурь на Земле имеет чёткую корреляцию с 11-летним циклом солнечной активности: при средней частоте около 30 бурь в год их число может составлять 1-2 бури в год вблизи солнечного минимума и достигать 50 бурь в год вблизи солнечного максимума. Это означает, что в годы солнечного максимума человечество до 50 % времени года живёт в условиях умеренных и сильных бурь, а за свою 75-летнюю жизнь среднестатистический человек проживает в условиях умеренных и сильных бурь в общей сложности 2250 бурь или около 15 лет. Распределение геомагнитных бурь по их интенсивности имеет в области высоких интенсивностей быстро спадающий характер, и поэтому экстремально сильных магнитных бурь за историю их измерения было сравнительно мало.

Мощнейшей геомагнитной бурей за всю историю наблюдений была геомагнитная буря 1859 года («событие Кэррингтона»).

За последние 25 лет XX столетия (1976—2000 годы) было зарегистрировано 798 магнитных бурь с Dst ниже −50 нТл, а за последние 55 лет (с 1 января 1957 года по 25 сентября 2011 года) наиболее сильными бурями с Dst ниже −400 нТл были события 13 сентября 1957 года (Dst = −427 нТл)[3], 11 февраля 1958 (Dst = −426 нТл)[4], 15 июля 1959 (-429 нТл), 13 марта 1989 (-589 нТл) и 20 ноября 2003 (-472 нТл).

K-индекс — это отклонение магнитного поля Земли от нормы в течение трёхчасового интервала. Индекс был введён Дж. Бартельсом в 1938 г. и представляет собой значения от 0 до 9 для каждого трёхчасового интервала (0-3, 3-6, 6-9 и т. д.) мирового времени.

Kp-индекс — это планетарный индекс. Kp вычисляется как среднее значение К-индексов, определённых на 13 геомагнитных обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9.

G-индекс — пятибалльная шкала силы магнитных бурь, которая была введена Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA) в ноябре 1999 года. G-индекс характеризует интенсивность геомагнитного шторма по воздействию вариаций магнитного поля Земли на людей, животных, электротехнику, связь, навигацию и т. д. По этой шкале магнитные бури подразделяются на уровни от G1 (слабые бури) до G5 (экстремально сильные бури). G-индекс соответствует Kp минус 4; то есть G1 соответствует Kp=5, G2 — Kp=6, G5 — Kp=9.

Прогноз геомагнитных бурь

Связь геомагнитной активности с явлениями на Солнце

Начиная с исследований Ричарда Кэррингтона, который в 1859 году наблюдал солнечную вспышку и произошедшую через несколько часов на Земле мощную геомагнитную бурю, сопоставления солнечной и геомагнитной активности привели к формированию в науке точки зрения, что источниками геомагнитных бурь являются солнечные вспышки. Эта точка зрения в неизменном виде просуществовала до 1980-х годов. С началом космической эры стали доступны наблюдения Солнца средствами внеземной астрономии и прямые измерения параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Это привело к открытию нового типа сильного солнечного возмущения — выбросов корональной массы (coronal mass ejection — CME). Согласно современным взглядам, непосредственной причиной геомагнитных бурь являются возмущённые потоки солнечного ветра на орбите Земли, содержащие необходимую для генерации геомагнитной бури ориентацию межпланетного магнитного поля. Источниками этих потоков, в свою очередь, являются выбросы корональной массы и корональные дыры[5].

Следует отметить, что иногда мощные солнечные возмущения сопровождаются как сильными рентгеновскими вспышками, так и большими выбросами корональной массы, которые почти совпадают по времени[6], поэтому сегодня есть сторонники точки зрения, что и вспышки, и выбросы корональной массы являются разными проявлениями стоящего за ними единого явления[7]. Другая точка зрения состоит в том, что различные солнечные возмущения имеют один и тот же источник энергии, и поэтому, если мощности источника энергии достаточно на развитие более одного явления, то в близких по времени и пространству интервалах могут наблюдаться разные явления, однако между ними существует лишь статистическая (но не физическая) взаимосвязь[8][9]. Согласно последней точке зрения, надёжный прогноз геомагнитной бури должен опираться на физически связанные с ними явления, то есть на выбросы корональной массы, а не солнечные вспышки[10].

Кроме магнитных бурь, которые связаны с высокой солнечной активностью (с выбросами корональной массы — СМЕ), часто наблюдаются умеренные магнитные бури, которые возникают в периоды, когда на Солнце отсутствуют какие-нибудь активные процессы. Такие бури в основном наблюдаются в периоды минимума цикла солнечной активности и часто повторяются с периодом вращения Солнца 27 дней (поэтому они часто называются рекуррентными магнитными бурями). Происхождение таких бурь долгое время было достаточно таинственным и непонятным, поэтому их источник на Солнце долгое время назывался «М-областью (M-region)»[11]. В настоящее время установлено, что источником таких бурь на Солнце является корональная дыра, которая, являясь источником быстрого потока солнечного ветра, приводит к взаимодействию быстрого потока с медленным потоком и образованию области сжатия (в англоязычной литературе называется Corotating Interaction Region — CIR). За счёт сжатия и изменения направления движения плазмы в области сжатия CIR может образовываться геоэффективная компонента межпланетного магнитного поля, приводящая к возбуждению геомагнитной активности, включая магнитные бури и суббури[12]. Корональные дыры могут существовать на Солнце в течение периода до нескольких месяцев, и поэтому магнитная активность на Земле повторяется с периодом вращения Солнца.

Согласно последним наблюдениям, магнитные бури, генерированные выбросами корональной массы (CME) и корональными дырами (CIR), различаются не только по своему происхождению, а также характером развития и своими свойствами[13][14].

Виды и методы прогноза геомагнитной активности

Научный прогноз геомагнитной активности опирается на данные телескопов и спутников. В зависимости от времени упреждения, прогнозы принято делить на 27-45-суточный, 7-суточный, 2-суточный и 1-часовой прогнозы[15].

27-45-суточный прогноз опирается на текущие наблюдения Солнца и предсказывает возмущения геомагнитной активности, связанные с рекуррентными — то есть происходящими с периодичностью 27 суток, приблизительно равной периоду обращения Солнца вокруг своей оси — активными процессами на Солнце.

7-суточный прогноз опирается на текущие наблюдения активных областей вблизи восточного лимба Солнца и предсказывает возмущения геомагнитной активности, связанные с перемещением этих активных областей к линии Солнца-Земля (то есть к центральному меридиану) через время, примерно равное четверти периода обращения Солнца.

2-суточный прогноз опирается на текущие наблюдения активных процессов вблизи центрального меридиана Солнца и предсказывает связанные с этими процессами возмущения геомагнитной активности через время, близкое к характерным временам распространения возмущений от Солнца к Земле солнечного ветра (от 1.5 до 5 суток) и солнечных космических лучей (несколько часов).

1-часовой прогноз опирается на прямые измерения параметров плазмы солнечного ветра с помощью космических аппаратов, расположенных, как правило, в передней либрационной точке L1 на расстоянии 1,5 млн. км от Земли, вблизи линии Солнце-Земля.

Надежность 2-суточного и 1-часового прогноза составляют, соответственно, около 30-50 % и 95 %[16]. Остальные прогнозы носят лишь общий информационный характер и имеют ограниченное практическое применение.

Влияние геомагнитных бурь на жизнь и здоровье людей

Геомагнитные бури являются одним из важнейших элементов космической погоды и влияют на многие области деятельности человека, из которых можно выделить нарушение связи, систем навигации космических кораблей, возникновения вихревых индукционных токов в трансформаторах и трубопроводах и даже разрушение энергетических систем.

Магнитные бури также влияют на здоровье и самочувствие людей[17][неавторитетный источник?]. Раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца и вызываемых ею в земной магнитосфере возмущений на земные организмы, называется гелиобиологией.

Острые споры вызывал в своё время вопрос о влиянии солнечной активности на возникновение несчастных случаев и травматизм на транспорте и в производстве. На это впервые указал ещё в 1928 году Александр Чижевский.

Момент начала стрессовой реакции может сдвигаться относительно начала бури на разные сроки для разных бурь и для конкретного человека. Некоторые люди начинают реагировать на магнитные бури за 1-2 дня до них, то есть в момент вспышек на самом Солнце, фактически, реагируя на солнечные бури.[17]

См. также

  • Геомагнитная буря 1859 года — геомагнитная буря 1859 года, также известная как «Событие Кэррингтона», была мощнейшей геомагнитной бурей за всю историю измерения магнитного поля Земли.

Примечания

  1. ↑ Dst в реальном времени
  2. ↑ Шторм геомагнитный (магнитная буря) :: Институт географии РАН
  3. ↑ Dst-индех в сентябре 1957 года
  4. ↑ Dst-индех в феврале 1958 года
  5. ↑ Schwenn, R. Space Weather: The Solar Perspective // Living Reviews in Solar Physics. — 2010.
  6. ↑ Švestka, Z. Varieties of Coronal Mass Ejections and Their Relation to Flares // Space Sci. Rev.. — 2001. — Т. 95. — С. 135–146.
  7. ↑ Harrison, R.A. Soho observations relating to the association between flares and coronal mass ejections // Adv. Space Res. — 2003. — Т. 32. — С. 2425–2437.
  8. ↑ Yashiro, S. et al., Visibility of coronal mass ejections as a function of flare location and intensity // J. Geophys. Res.,. — 2005. — Т. 110.
  9. ↑ Wang, Y., et al., Statistical study of coronal mass ejection source locations: Understanding CMEs viewed in coronagraphs, // J. Geophys. Res.,. — 2011. — Т. 116. — С. A04104.
  10. ↑ Ермолаев Ю. И., Ермолаев М. Ю. Зависит ли сила геомагнитной бури от класса солнечной вспышки? // Космические исследования. — 2009. — Т. 47. — № 6. — С. 495–500.
  11. ↑ Bartels, J., Terrestrial-magnetic activity and its relations to solar phenomena // Terr. Magn. Atmos. Electr.,. — 1932. — Т. 37. — С. 1–52.
  12. ↑ Crooker, N. U., and E. W. Cliver, Postmodern View of M-Regions, // J. Geophys. Res.,. — 1994. — Т. 99. — № А12. — С. 23383–23390.
  13. ↑ Borovsky J.E. and Denton M.H., Differences between CME-driven storms and CIR-driven storms, // J. Geophys. Res.,. — 2006. — Т. 111. — С. A07S08.
  14. ↑ Yermolaev Yu.I., N.S. Nikolaeva I.G. Lodkina, M.Yu. Yermolaev Specific interplanetary conditions for CIR-, Sheath-, and ICME-induced geomagnetic storms obtained by double superposed epoch analysis // Annales Geophysicae. — 2010. — Т. 28. — № 12. — С. 2177-2186.
  15. ↑ Петрукович А.А. Предсказуема ли космическая погода? // Новости Космонавтики. — 2005. — № 3.
  16. ↑ Ермолаев Ю.И. « ВСЕ БЕШЕНЕЙ БУРЯ, ВСЕ ЗЛЕЕ И ЗЛЕЙ…» // РФФИ. — 2005.
  17. ↑ 1 2 Обридко В.Н., Рагульская М.В., Хабарова О.В. и др. Реакция человеческого организма на факторы, связанные с изменениями солнечной активности // Биофизика. — М.: Наука, 2001. — Т. 46. — № 5. — С. 940-945.

  • Научно-популярные материалы по Космической погоде
  • Геомагнитные бури
  • Данные обсерватории Киото о магнитных бурях (Dst-index), включая текущие данные и архивные
  • Текущее состояние и прогноз космической погоды: геомагнитных бурь и суббурь
  • R. Schwenn, Space Weather: The Solar Perspective
  • Ермолаев Ю. И. , М. Ю. Ермолаев, Солнечные и межпланетные источники геомагнитных бурь: аспекты космической погоды, Геофизические процессы и биосфера , 2009, T. 8, № 1, с. 5-35
  • Бреус Т. К. Космическая и земная погода и их влияние на здоровье и самочувствие людей. В книге «Методы нелинейного анализа в кардиологии и онкологии. Физические подходы и клиническая практика». УНИВЕРСИТЕТ КНИЖНЫЙ ДОМ, Москва 2010 (pdf, 6,3Mb)
  • Магнитные бури онлайн
  • Ежедневный и долгосрочный прогноз магнитных бурь
  • Магнитные бури: природа и влияние на человека. Справка
  • Магнитные бури: ученые рассказали о тайнах Солнца и Земли

dic.academic.ru


Смотрите также