Kp index geomagnetické aktivity. Geomagnetické pole: vlastnosti, struktura, charakteristiky a historie výzkumu

Nyní: Kp \u003d 6 bouře

Ve skutečnosti místy nárůst bouře vzrostl na 7-8 bodů

Stav magnetického pole v závislosti na indexu Kp

Kp< 2 - спокойное;

Kp \u003d 2, 3 - mírně narušeno;

Kp \u003d 4 - rozhořčený;

Kp \u003d 5, 6 - magnetická bouře;

Kp \u003d 7, 8 - silná magnetická bouře;

Kp \u003d 9 - velmi silná geomagnetická bouře.

Geomagnetické pole (GP) je generováno zdroji umístěnými v magnetosféře a ionosféře. Chrání planetu a život na ní před škodlivým vlivem Jeho přítomnosti pozoroval každý, kdo držel kompas a viděl, jak jeden konec šipky ukazuje na jih a druhý na sever. Díky magnetosféře došlo k velkým objevům ve fyzice a její přítomnost se stále používá pro námořní, podvodní, leteckou a vesmírnou navigaci.

obecné charakteristiky

Naše planeta je obrovský magnet. Jeho severní pól je v „horní“ části Země, nedaleko od zeměpisného pólu a jižní pól je blízko příslušného zeměpisného pólu. Z těchto bodů se magnetické silové linie, které tvoří samotnou magnetosféru, rozšiřují do vesmíru po mnoho tisíc kilometrů.

Magnetický a geografický pól jsou od sebe poměrně vzdálené. Pokud nakreslíte jasnou čáru mezi magnetickými póly, můžete skončit s magnetickou osou s úhlem sklonu 11,3 ° k ose otáčení. Tato hodnota není konstantní a to vše proto, že magnetické póly se pohybují vzhledem k povrchu planety a každý rok mění svou polohu.

Povaha geomagnetického pole

Magnetický štít je generován elektrickými proudy (pohybujícími se náboji), které jsou generovány ve vnějším kapalném jádru umístěném uvnitř Země ve velmi slušné hloubce. Je to tekutý kov a pohybuje se. Tento proces se nazývá konvekce. Pohyblivá látka jádra generuje proudy a v důsledku toho magnetická pole.

Magnetický štít spolehlivě chrání Zemi před jejím hlavním zdrojem - slunečním větrem - pohyb ionizovaných částic vycházejících z magnetosféry vychyluje tento kontinuální tok a přesměruje jej kolem Země, takže tvrdé záření nemá nepříznivý účinek na všechny živé věci modré planety.

Pokud by Země neměla geomagnetické pole, sluneční vítr by ji zbavil atmosféry. Podle jedné hypotézy se to přesně stalo na Marsu. Sluneční vítr není zdaleka jedinou hrozbou, protože Slunce také uvolňuje velké množství hmoty a energie ve formě koronálních výronů doprovázených nejsilnějším tokem radioaktivních částic. V těchto případech jej však chrání magnetické pole Země, které tyto proudy odkloní od planety.

Magnetický štít mění své póly přibližně každých 250 000 let. Magnetický severní pól nahrazuje severní pól a naopak. Vědci nemají jasné vysvětlení, proč se to děje.

Historie výzkumu

Známost lidí s úžasnými vlastnostmi pozemského magnetismu nastala na úsvitu civilizace. Už ve starověku poznalo lidstvo magnetickou železnou rudu - magnetit. Není však známo, kdo a kdy odhalil, že přírodní magnety jsou ve vesmíru stejně orientovány ve vztahu k zeměpisným pólům planety. Podle jedné z verzí Číňané znali tento jev již v roce 1100, ale v praxi ho začali používat až o dvě století později. V západní Evropě se magnetický kompas začal používat pro navigaci v roce 1187.

Struktura a vlastnosti

Magnetické pole Země lze rozdělit na:

• hlavní magnetické pole (95%), jehož zdroje jsou umístěny ve vnějším vodivém jádru elektrického proudu planety;
• anomální magnetické pole (4%) vytvořené horninami v horní vrstvě Země s dobrou magnetickou susceptibilitou (jednou z nejsilnějších je kurská magnetická anomálie);
• vnější magnetické pole (nazývané také proměnné, 1%) spojené se slunečními a pozemskými interakcemi.

Pravidelné geomagnetické variace

Změny v geomagnetickém poli v průběhu času pod vlivem vnitřních i vnějších (ve vztahu k povrchu planety) zdrojů se nazývají magnetické variace. Jsou charakterizovány odchylkou složek GP od průměrné hodnoty v místě pozorování. Magnetické variace mají průběžnou restrukturalizaci v čase a tyto změny mají často periodickou povahu.

Pravidelné variace, opakující se na denní bázi, jsou změny v magnetickém poli spojené se slunečními a měsíčními denními změnami v intenzitě GP. Variace dosahují svého maxima během dne a během lunární opozice.

Nepravidelné geomagnetické variace

Tyto změny vznikají v důsledku vlivu slunečního větru na zemskou magnetosféru, změn uvnitř samotné magnetosféry a jeho interakce s ionizovanou horní atmosférou.

• Dvacet sedmidenní variace existují jako vzor pro opakované zvyšování magnetického rušení každých 27 dní, což odpovídá době rotace hlavního nebeského tělesa vzhledem k pozemskému pozorovateli. Tento trend je způsoben existencí aktivních oblastí s dlouhou životností na naší domovské hvězdě, pozorovaných během několika revolucí. Projevuje se ve formě 27denního opakování geomagnetického rušení a
• Jedenáctileté variace jsou spojeny s periodicitou aktivity Slunce vytvářející sluneční skvrny. Bylo zjištěno, že v letech největší akumulace tmavých oblastí na slunečním disku dosahuje magnetická aktivita také svého maxima, ale růst geomagnetické aktivity zaostává za růstem sluneční aktivity v průměru - o rok.
• Sezónní variace mají dvě výšky a dvě minima, což odpovídá rovnodennosti a slunovratu.
• Sekulární, na rozdíl od výše uvedeného, \u200b\u200bjsou vnějšího původu, vznikají v důsledku pohybu hmoty a vlnových procesů v kapalně elektricky vodivém jádru planety a jsou hlavním zdrojem informací o elektrické vodivosti spodního pláště a jádra, o fyzikálních procesech vedoucích ke konvekci hmoty a také o mechanismu generace geomagnetického pole Země. Jedná se o nejpomalejší variace - s obdobími od několika let do roku.

Vliv magnetického pole na živý svět

Navzdory skutečnosti, že magnetickou obrazovku nelze vidět, obyvatelé planety to cítí dokonale. Například stěhovaví ptáci budují svou trasu a zaměřují se na ni. Vědci předložili několik hypotéz týkajících se tohoto jevu. Jeden z nich naznačuje, že ptáci to vnímají vizuálně. V očích stěhovavých ptáků existují speciální proteiny (kryptochromy), které mohou změnit svou polohu pod vlivem geomagnetického pole. Autoři této hypotézy věří, že kryptochromy mohou fungovat jako kompas. Nejen ptáci, ale také mořské želvy používají jako navigátor GPS magnetickou obrazovku.

Vystavení člověka magnetickému štítu

Vliv geomagnetického pole na člověka se zásadně liší od jakéhokoli jiného, \u200b\u200bať už záření nebo nebezpečného proudu, protože zcela ovlivňuje lidské tělo.

Vědci se domnívají, že geomagnetické pole působí v ultranízkofrekvenčním rozsahu, v důsledku čehož reaguje na základní fyziologické rytmy: respirační, srdeční a mozkové. Člověk nemusí nic cítit, ale tělo na něj stále reaguje funkčními změnami v nervovém, kardiovaskulárním systému a mozkové činnosti. Psychiatři již mnoho let sledují vztah mezi rázovými vlnami v intenzitě geomagnetického pole a exacerbací duševních chorob, které často vedou k sebevraždě.

"Indexování" geomagnetické aktivity

Poruchy magnetického pole spojené se změnami v magnetosféricko-ionosférickém proudovém systému se nazývají geomagnetická aktivita (GA). Pro stanovení jeho úrovně se používají dva indexy - A a K. Ten ukazuje hodnotu GA. Vypočítává se na základě měření magnetického štítu prováděných každý den v tříhodinových intervalech počínaje 00:00 UTC (koordinovaný světový čas). Největší indexy magnetického rušení jsou srovnávány s hodnotami geomagnetického pole klidného dne pro určitou vědeckou instituci, přičemž jsou brány v úvahu maximální hodnoty pozorovaných odchylek.

Na základě získaných údajů se vypočítá index K. Vzhledem k tomu, že se jedná o kvazi-logaritmickou hodnotu (tj. Zvyšuje se o jednu, když se narušení zvyšuje přibližně dvakrát), nelze ji zprůměrovat, aby bylo možné získat dlouhodobý historický obraz o stavu geomagnetického pole planety. K tomu existuje index A, což je denní průměr. Definuje se poměrně jednoduše - každá dimenze indexu K se převede na ekvivalentní index. Hodnoty K získané během dne jsou zprůměrovány, díky čemuž je možné získat index A, jehož hodnota v běžných dnech nepřesahuje prahovou hodnotu 100, a během období nejzávažnějších magnetických bouří může překročit 200.

Jelikož se poruchy geomagnetického pole v různých částech planety projevují odlišně, hodnoty A indexu z různých vědeckých zdrojů se mohou významně lišit. Aby se takovému chodu zabránilo, indexy A získané observatořemi se sníží na průměr a objeví se globální index A p. Totéž platí pro index K p, což je zlomková hodnota v rozsahu 0-9. Jeho hodnota od 0 do 1 naznačuje, že geomagnetické pole je normální, což znamená, že jsou udržovány optimální podmínky pro průchod v krátkovlnných rozsazích. Samozřejmě za předpokladu, že existuje poměrně intenzivní tok slunečního záření. Geomagnetické pole o 2 bodech je charakterizováno jako mírné magnetické rušení, které mírně komplikuje průchod decimetrových vln. Hodnoty od 5 do 7 naznačují přítomnost geomagnetických bouří, které vážně narušují uvedený rozsah, a se silnou bouří (8–9 bodů) znemožňují průchod krátkých vln.

Dopad magnetických bouří na lidské zdraví

50-70% světové populace je vystaveno negativním účinkům magnetických bouří. Současně je u některých lidí zaznamenán nástup stresové reakce 1-2 dny před magnetickým rušením, kdy jsou pozorovány záblesky na slunci. V jiných případech na vrcholu nebo po určité době po nadměrné geomagnetické aktivitě.

Metodoperační lidé i ti, kteří trpí chronickými nemocemi, musí po dobu jednoho týdne sledovat informace o geomagnetickém poli, aby vyloučili fyzický a emoční stres, stejně jako jakékoli akce a události, které mohou vést ke stresu, když se blíží magnetické bouře.

Syndrom nedostatku magnetického pole

K oslabení geomagnetického pole v místnostech (hypogeomagnetické pole) dochází v důsledku konstrukčních vlastností různých struktur, materiálů stěn a také magnetizovaných struktur. Pokud jste v místnosti s oslabeným HP, je narušen krevní oběh, přísun kyslíku a živin do tkání a orgánů. Oslabení magnetického štítu ovlivňuje také nervový, kardiovaskulární, endokrinní, dýchací, kosterní a svalový systém.

Japonský lékař Nakagawa „nazval„ tento jev “syndromem nedostatku lidského magnetického pole.“ Z hlediska svého významu může tento koncept dobře konkurovat nedostatku vitaminů a minerálů.

Hlavní příznaky, které naznačují přítomnost tohoto syndromu, jsou:

• zvýšená únava;
• snížený výkon;
• nespavost;
• bolesti hlavy a kloubů;
• hypo- a hypertenze;
• narušení trávicího systému;
• poruchy v práci kardiovaskulárního systému.

D Geomagnetická bouře je narušení geomagnetického pole trvající několik hodin až několik dní. Geomagnetické bouře jsou typem geomagnetické aktivity. Jsou způsobeny příchodem narušených proudů slunečního větru v blízkosti Země a jejich interakcí s magnetosférou Země. Geomagnetické bouře způsobují rychlé a prudké změny v magnetickém poli Země, ke kterým dochází v obdobích zvýšené sluneční aktivity. Tento jev je jedním z nejdůležitějších prvků sluneční-pozemské fyziky a jeho praktickou částí, obvykle označovanou pojmem „vesmírné počasí“.

V důsledku slunečních erupcí je do vesmíru vrženo obrovské množství hmoty (hlavně protonů a elektronů), z nichž část, pohybující se rychlostí 400–1 000 km / s, dosáhne zemské atmosféry za jeden nebo dva dny. Zemské magnetické pole zachycuje nabité částice z vesmíru. Příliš silný tok částic narušuje magnetické pole planety, díky čemuž se vlastnosti magnetického pole rychle a silně mění.

G-index je pětibodová stupnice pro sílu magnetických bouří, kterou zavedl americký Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA) v listopadu 1999. G-index charakterizuje intenzitu geomagnetické bouře z hlediska dopadu změn v magnetickém poli Země na lidi, zvířata, elektrotechniku, komunikaci, navigaci atd.

Magnetické bouře také ovlivňují zdraví a pohodu lidí. Jsou nebezpečné především pro ty, kteří trpí arteriální hypertenzí a hypotenzí, srdečními chorobami. Přibližně 70% infarktů, hypertenzní krize a mrtvice se vyskytují během slunečních bouří.

Magnetické bouře jsou často doprovázeny bolestmi hlavy, migrénami, bušením srdce, nespavostí, špatným zdravotním stavem, nízkou vitalitou a poklesem tlaku. Vědci to připisují skutečnosti, že když kolísá magnetické pole, průtok kapilární krve se zpomaluje a dochází k hladovění tkání kyslíkem.

Sovětský biofyzik A.L. Čiževskij ve své monografii „Zemská ozvěna slunečních bouří“ analyzoval velké množství historického materiálu a našel korelaci mezi maximy sluneční aktivity a masovými kataklyzmy na Zemi. Proto byl učiněn závěr, že 11letý cyklus sluneční aktivity (periodické zvyšování a snižování počtu slunečních skvrn) ovlivňuje klimatické a sociální procesy na Zemi. Čiževskij prokázal, že v období zvýšené sluneční aktivity (velké množství slunečních skvrn na Slunci) se na Zemi vyskytují války, revoluce, přírodní katastrofy, katastrofy, epidemie a zvyšuje se růst bakterií („efekt Čiževskij-Velhover“).

Jednou z klíčových dovedností každého lovce HF DX je schopnost posoudit podmínky průchodu v daném okamžiku. Vynikající podmínky přenosu, kdy je na pásmech slyšet mnoho stanic z celého světa, se mohou změnit tak, že se pásma vyprázdní a jen několik stanic se vydává hlukem a praskáním vzduchu. Abychom pochopili, co a proč se děje ve vzduchu, a abychom posoudili jeho schopnosti v daném čase, používají se tři hlavní indexy: sluneční tok, A p a K p. Dobré praktické pochopení toho, co tyto hodnoty představují a jaký je jejich význam, je nepopiratelnou výhodou i pro radioamatéra s nejlepší a nejmodernější sadou komunikačních zařízení.

Atmosféra Země

Ionosféru lze považovat za něco vícevrstvého. Hranice vrstev jsou poměrně libovolné a jsou určeny oblastmi s prudkou změnou úrovně ionizace (Obr. 1)... Ionosféra má přímý dopad na povahu šíření rádiových vln, protože v závislosti na stupni ionizace jejích jednotlivých vrstev mohou být rádiové vlny lámány, to znamená, že trajektorie jejich šíření přestává být přímočará. Poměrně často je stupeň ionizace dostatečně vysoký, aby se rádiové vlny odrážely od vysoce ionizovaných vrstev a vracely se na Zemi. (obr. 2).

Podmínky pro průchod rádiových vln v pásmech HF se neustále mění v závislosti na změnách ionizačních úrovní ionosféry. Sluneční záření dopadající na horní vrstvy zemské atmosféry ionizuje molekuly plynu a vytváří pozitivní ionty a volné elektrony. Celý tento systém je v dynamické rovnováze díky procesu rekombinace, reverzní ionizace a kladně nabité ionty a volné elektrony vzájemně interagující znovu tvoří molekuly plynu. Čím vyšší je stupeň ionizace (čím více volných elektronů), tím lépe ionosféra odráží rádiové vlny. Čím vyšší je úroveň ionizace, tím vyšší mohou být frekvence, které poskytují dobré podmínky přenosu. Úroveň ionizace v atmosféře závisí na mnoha faktorech, včetně denní doby, ročního období a nejdůležitějšího faktoru - slunečního cyklu. Je spolehlivě známo, že intenzita slunečního záření závisí na počtu bodů na Slunci. V souladu s tím je maximálního záření přijímaného ze Slunce dosaženo během období maximální sluneční aktivity. Kromě toho se v těchto obdobích zvyšuje také geomagnetická aktivita v důsledku zvýšení intenzity toku ionizovaných částic ze Slunce. Tento tok je obvykle docela stabilní, ale vzhledem k tomu, že se na Slunci objevují erupce, lze jej výrazně vylepšit. Částice se dostanou do prostoru blízkého Zemi a interagují s magnetickým polem Země, což způsobuje jeho poruchy a vytváří magnetické bouře. Kromě toho mohou tyto částice způsobovat ionosférické bouře, ve kterých je rádiová komunikace na krátkých vlnových délkách obtížná a někdy dokonce nemožná.

Sluneční tok

Množství známé jako tok slunečního záření je primárním indikátorem sluneční aktivity a určuje množství záření, které Země přijímá od Slunce. Měří se v jednotkách slunečního toku (SFU) a je definována úrovní rádiového šumu emitovaného při 2800 MHz (10,7 cm). Radiotechnická observatoř Penticton v Britské Kolumbii v Kanadě tuto hodnotu denně zveřejňuje. Tok slunečního záření má přímý vliv na stupeň ionizace a tím i na koncentraci elektronů v oblasti F2 ionosféry. Výsledkem je velmi dobrá představa o možnosti navázání rádiové komunikace na velké vzdálenosti.

Velikost slunečního toku se může pohybovat od 50 do 300 jednotek. Malé hodnoty naznačují, že maximální použitelná frekvence (MUF) bude nízká a celkové podmínky RF přenosu budou špatné, zejména ve vysokofrekvenčních pásmech. (Obr. 2)Naopak velké hodnoty slunečního toku naznačují dostatečnou ionizaci, která umožňuje navazovat dálkovou komunikaci na vyšších frekvencích. Mělo by se však pamatovat na to, že trvá několik dní po sobě s vysokými hodnotami solárního toku, než se podmínky průchodu výrazně zlepší. Obvykle během období vysoké sluneční aktivity sluneční tok přesahuje 200 s krátkodobými výboji až 300.

Geomagnetická aktivita

Existují dva indexy, které se používají ke stanovení úrovně geomagnetické aktivity - A a K. Ukazují velikost magnetických a ionosférických poruch. K index ukazuje velikost geomagnetické aktivity. Každý den, každé 3 hodiny, počínaje 00:00 UTC, jsou určeny maximální odchylky hodnoty indexu vzhledem k hodnotám pro klidný den vybrané observatoře a je vybrána největší hodnota. Na základě těchto údajů se vypočítá hodnota indexu K. Index K. je kvazi-logaritmická hodnota, takže jej nelze zprůměrovat, abychom získali dlouhodobý historický obraz stavu magnetického pole Země. K vyřešení tohoto problému existuje index A, což je denní průměr. Vypočítává se to celkem jednoduše - každé měření indexu K, provedené, jak bylo uvedeno výše, s 3hodinovým intervalem, o Tab. 1

převedeno na ekvivalentní index. Hodnoty tohoto indexu získané během dne se zprůměrují a ve výsledku se získá hodnota indexu A, který v běžných dnech nepřesahuje 100 a při velmi vážných geomagnetických bouřích může dosáhnout 200 a ještě více. Hodnoty indexu A se mohou u různých observatoří lišit, protože poruchy magnetického pole Země mohou mít lokální povahu. Aby nedocházelo k nejasnostem, jsou indexy A získané na různých observatořích zprůměrovány a výsledkem je globální index A p. Stejným způsobem se získá hodnota indexu K p - průměrná hodnota všech indexů K získaných v různých observatořích světa. Jeho hodnoty mezi 0 a 1 charakterizují klid geomagnetické prostředí, a to může naznačovat přítomnost dobré podmínky přenos na krátkovlnných rozsazích za předpokladu, že intenzita toku slunečního záření je dostatečně vysoká. Hodnoty mezi 2 a 4 naznačují mírné nebo dokonce aktivní geomagnetické prostředí, které pravděpodobně nepříznivě ovlivní podmínky rádiového přenosu. Dále po stupnici hodnot: 5 označuje malou bouři, 6 - silnou bouři a 7 - 9 označuje velmi silnou bouři, v důsledku čehož na HF pravděpodobně nebude průchod. Navzdory skutečnosti, že geomagnetické a ionosférické bouře jsou vzájemně propojeny, je třeba znovu poznamenat, že se liší. Geomagnetická bouře je narušení magnetického pole Země a ionosférická bouře narušení ionosféry.

Interpretace hodnot indexu

Nejjednodušší způsob, jak použít hodnoty indexu, je zadat je jako vstup do programu pro výpočet predikce šíření rádiových vln. To umožní získat více či méně spolehlivou předpověď. Ve svých výpočtech tyto programy berou v úvahu další faktory, jako jsou cesty šíření signálu, protože účinek magnetických bouří bude pro různé cesty odlišný.

Při absenci programu si můžete sami udělat dobrý odhad prognózy. Je zřejmé, že vysoké hodnoty indexu slunečního toku jsou dobré. Obecně lze říci, že čím intenzivnější bude tok, tím lepší budou podmínky přenosu ve vysokofrekvenčních vysokofrekvenčních pásmech, včetně pásma 6 m. Je však třeba mít na paměti také hodnoty toku z předchozích dnů. Udržování vysokých hodnot po několik dní zajistí vyšší stupeň ionizace vrstvy F2 ionosféry. Hodnoty vyšší než 150 obvykle zaručí dobrý vysokofrekvenční přenos. Vysoká úroveň geomagnetické aktivity má také nepříznivý vedlejší účinek, který významně snižuje MUF. Čím vyšší je úroveň geomagnetické aktivity podle indexů Ap a Kp, tím nižší je MUF. Skutečné hodnoty MUF závisí nejen na síle magnetické bouře, ale také na jejím trvání.

Závěr

Sledujte změny hodnot indexů sluneční a geomagnetické aktivity. Tato data jsou k dispozici na stránkách www.eham.net, www.qrz.com, www.arrl.org a mnoha dalších, stejně jako je lze získat prostřednictvím terminálu při připojení ke klastrům DX. Dobrý vysokofrekvenční přenos je možný v obdobích, kdy solární tok přesahuje několik dní 150 a současně se K p udržuje pod 2. Pokud jsou tyto podmínky splněny, zkontrolujte pásma - pravděpodobně tam již funguje nějaký dobrý DX!

Převzato z porozumění solárním indexům Ian Poole, G3YWX