Kp index för geomagnetisk aktivitet. Geomagnetiskt fält: funktioner, struktur, egenskaper och forskningshistoria

Nu: Kp \u003d 6 storm

I själva verket ökade stormfloderna till 7-8 poäng

Magnetfältets tillstånd beroende på Kp-index

Kp< 2 - спокойное;

Kp \u003d 2, 3 - lätt störd;

Kp \u003d 4 - upprörd;

Kp \u003d 5, 6 - magnetisk storm;

Kp \u003d 7, 8 - stark magnetisk storm;

Kp \u003d 9 - mycket stark geomagnetisk storm.

Det geomagnetiska fältet (GP) genereras av källor i magnetosfären och jonosfären. Det skyddar planeten och livet på den från det skadliga inflytandet av hans närvaro observerades av alla som höll kompassen och såg hur ena änden av pilen pekar mot söder och den andra mot norr. Tack vare magnetosfären gjordes stora upptäckter inom fysiken och dess närvaro används fortfarande för marin, undervattens-, luftfarts- och rymdnavigering.

generella egenskaper

Vår planet är en enorm magnet. Dess nordpol ligger i den "övre" delen av jorden, inte långt från den geografiska polen, och sydpolen ligger nära motsvarande geografiska pol. Från dessa punkter sträcker sig de magnetiska kraftlinjerna som utgör själva magnetosfären i rymden i många tusen kilometer.

De magnetiska och geografiska polerna är ganska avlägsna från varandra. Om du drar en tydlig linje mellan magnetpolerna kan du sluta med en magnetaxel med en lutningsvinkel på 11,3 ° mot rotationsaxeln. Detta värde är inte konstant, och allt för att de magnetiska polerna rör sig i förhållande till planetens yta och ändrar sin plats varje år.

Det geomagnetiska fältets natur

Den magnetiska skölden genereras av elektriska strömmar (rörliga laddningar) som genereras i den yttre flytande kärnan som ligger inne i jorden på ett mycket anständigt djup. Det är en flytande metall och den rör sig. Denna process kallas konvektion. Kärnans rörliga ämne genererar strömmar och som ett resultat magnetfält.

Den magnetiska skölden skyddar på ett tillförlitligt sätt jorden från dess huvudkälla - solvinden - rörelsen av joniserade partiklar som härrör från magnetosfären avböjer detta kontinuerliga flöde och omdirigerar det runt jorden, så att hård strålning inte har en skadlig effekt på alla levande saker på den blå planeten.

Om jorden inte hade ett geomagnetiskt fält, skulle solvinden beröva dess atmosfär. Enligt en hypotes är detta exakt vad som hände på Mars. Solvinden är långt ifrån det enda hotet, eftersom solen också släpper ut stora mängder materia och energi i form av koronala utkast, åtföljd av det starkaste flödet av radioaktiva partiklar. Men i dessa fall skyddar jordens magnetfält det och avleder dessa strömmar från planeten.

Magnetskölden byter sina poler ungefär vart 250 000 år. Den magnetiska nordpolen ersätter nordpolen och vice versa. Forskare har ingen tydlig förklaring till varför detta händer.

Forskningshistoria

Bekant med människor med de fantastiska egenskaperna hos markmagnetism inträffade i början av civilisationen. Redan i antiken kände mänskligheten en magnetisk järnmalm - magnetit. Det är dock inte känt vem och när det avslöjas att naturliga magneter är lika orienterade i rymden i förhållande till planetens geografiska poler. Enligt en av versionerna var kineserna bekanta med detta fenomen redan 1100, men de började använda det i praktiken bara två århundraden senare. I Västeuropa började magnetkompassen användas för navigering 1187.

Struktur och egenskaper

Jordens magnetfält kan delas in i:

• huvudmagnetfältet (95%), vars källor finns i den yttre, elektriskt ledande kärnan på planeten;
• anomalt magnetfält (4%) skapat av stenar i jordens övre lager med god magnetisk känslighet (en av de kraftfullaste är Kursk magnetiska anomalier);
• yttre magnetfält (även kallat variabelt, 1%) associerat med interaktioner mellan sol och mark.

Regelbundna geomagnetiska variationer

Förändringar i det geomagnetiska fältet över tid under påverkan av både interna och externa (i förhållande till planetens yta) källor kallas magnetiska variationer. De kännetecknas av GP-komponenternas avvikelse från genomsnittsvärdet på observationsstället. Magnetiska variationer har en kontinuerlig omstrukturering i tid, och ofta är sådana förändringar av periodisk karaktär.

Regelbundna variationer, som upprepas dagligen, är förändringar i magnetfältet i samband med sol- och måndagsförändringar i GP-intensiteten. Variationer når sitt maximala under dagen och under månens motstånd.

Oregelbundna geomagnetiska variationer

Dessa förändringar uppstår till följd av solvindens inflytande på jordens magnetosfär, förändringar inom magnetosfären och dess interaktion med den joniserade övre atmosfären.

• Tjugosju dagars variationer existerar som ett mönster för en upprepad ökning av magnetisk störning var 27: e dag, vilket motsvarar rotationsperioden för den huvudsakliga himmelkroppen i förhållande till markobservatören. Denna trend beror på att det finns långlivade aktiva regioner på vår hemstjärna, observerade under flera varv. Det manifesterar sig i form av ett 27-dagars återfall av geomagnetisk störning och
• Elva år variationer är associerade med periodiciteten för solens bildande aktivitet hos solen. Det konstaterades att den magnetiska aktiviteten under åren med den största ackumuleringen av mörka områden på solskivan når sitt maximala, men tillväxten av geomagnetisk aktivitet ligger efter soltillväxtens genomsnitt - med ett år.
• Säsongsvariationer har två toppar och två nedgångar, vilket motsvarar equinox och solstice.
• De sekulära, till skillnad från ovanstående, är av yttre ursprung, bildas som ett resultat av materiens rörelse och vågprocesser i den flytande elektriskt ledande kärnan på planeten och är den viktigaste källan till information om den elektriska ledningsförmågan hos den nedre manteln och kärnan, om de fysiska processerna som leder till konvektion av materia, liksom om mekanismen generation av jordens geomagnetiska fält. Dessa är de långsammaste variationerna - med perioder från flera år till ett år.

Magnetfältets inflytande på den levande världen

Trots att magnetskärmen inte kan ses känner invånarna på planeten det perfekt. Till exempel bygger flyttfåglar sin väg och fokuserar på den. Forskare lade fram flera hypoteser om detta fenomen. En av dem föreslår att fåglar uppfattar det visuellt. I flyttfåglarnas ögon finns det speciella proteiner (kryptokromer) som kan ändra sin position under påverkan av det geomagnetiska fältet. Författarna till denna hypotes är övertygade om att kryptokromer kan fungera som en kompass. Men inte bara fåglar utan även havssköldpaddor använder en magnetskärm som GPS-navigator.

Mänsklig exponering för en magnetisk sköld

Inverkan av det geomagnetiska fältet på en person skiljer sig i grunden från alla andra, oavsett om det är strålning eller farlig ström, eftersom det påverkar människokroppen helt.

Forskare tror att det geomagnetiska fältet verkar i ett extremt lågt frekvensområde, vilket resulterar i att det svarar på de viktigaste fysiologiska rytmerna: andningsvägar, hjärt- och hjärnceller. En person kanske inte känner någonting, men kroppen reagerar fortfarande på det med funktionella förändringar i nervsystemet, hjärt-kärlsystemet och hjärnaktivitet. Under många år har psykiatriker spårat sambandet mellan stigningar i det geomagnetiska fältets intensitet och förvärring av psykisk sjukdom, vilket ofta leder till självmord.

"Indexering" av geomagnetisk aktivitet

Störningar i magnetfältet associerade med förändringar i det magnetosfäriska-jonosfäriska strömsystemet kallas geomagnetisk aktivitet (GA). För att bestämma dess nivå används två index - A och K. Den senare visar GA-värdet. Den beräknas baserat på magnetiska sköldmätningar som görs varje dag med tre timmars intervall från 00:00 UTC (Coordinated Universal Time). De största indexen för magnetisk störning jämförs med värdena på det geomagnetiska fältet för en lugn dag för en viss vetenskaplig institution, medan de maximala värdena för de observerade avvikelserna beaktas.

På grundval av de erhållna uppgifterna beräknas K-indexet. På grund av det faktum att det är ett kvasilogaritmiskt värde (dvs. det ökar med ett när störningen ökar med ungefär 2 gånger), kan det inte medelvärdesberäknas för att få en långsiktig historisk bild av tillståndet för planetens geomagnetiska fält. För detta finns ett index A, vilket är det dagliga genomsnittet. Det definieras helt enkelt - varje dimension i K-indexet omvandlas till ett motsvarande index. De K-värden som erhålls under hela dagen är genomsnittliga, på grund av vilka det är möjligt att få A-indexet, vars värde på vanliga dagar inte överstiger tröskeln på 100, och under perioden för de allvarligaste magnetiska stormarna kan det överstiga 200.

Eftersom störningar i det geomagnetiska fältet i olika delar av planeten manifesteras olika kan värdena på index A från olika vetenskapliga källor skilja sig väsentligt. För att undvika en sådan körning reduceras A-index som erhållits av observatorierna till genomsnittet och det globala AP-indexet visas. Detsamma är med Kp-indexet, vilket är ett bråkvärde i området 0-9. Dess värde från 0 till 1 indikerar att det geomagnetiska fältet är normalt, vilket innebär att optimala förhållanden för passage i kortvågsområden bibehålls. Naturligtvis förutsatt att det finns ett ganska intensivt flöde av solstrålning. Ett geomagnetiskt fält på 2 punkter kännetecknas av en måttlig magnetisk störning, vilket lätt komplicerar passeringen av decimetervågor. Värden från 5 till 7 indikerar närvaron av geomagnetiska stormar som allvarligt stör det nämnda området, och med en stark storm (8-9 poäng) gör det omöjligt att passera korta vågor.

Effekterna av magnetiska stormar på människors hälsa

50-70% av världens befolkning utsätts för de negativa effekterna av magnetiska stormar. Samtidigt noteras uppkomsten av en stressreaktion hos vissa människor 1-2 dagar före den magnetiska störningen, när blinkningar i solen observeras. För andra är det på sin topp eller någon tid efter överdriven geomagnetisk aktivitet.

Metodiska människor, såväl som de som lider av kroniska sjukdomar, måste spåra information om det geomagnetiska fältet i en vecka för att utesluta fysisk och emotionell stress, samt alla åtgärder och händelser som kan leda till stress när magnetiska stormar kan närma sig.

Magnetfältbristsyndrom

Försvagningen av det geomagnetiska fältet i rum (hypogeomagnetiskt fält) uppstår på grund av designfunktionerna i olika byggnader, väggmaterial och även magnetiserade strukturer. När du befinner dig i ett rum med en försvagad HP störs blodcirkulationen, tillförseln av syre och näringsämnen till vävnader och organ. Försvagningen av den magnetiska skölden påverkar också nervsystemet, hjärt-kärlsystemet, endokrina, andningsorganen, skelettet och musklerna.

Den japanska läkaren Nakagawa "kallade" detta fenomen "syndromet med brist på det mänskliga magnetfältet." När det gäller dess betydelse kan detta koncept konkurrera med en brist på vitaminer och mineraler.

De viktigaste symptomen som indikerar förekomsten av detta syndrom är:

• ökad trötthet;
• minskad prestanda;
• sömnlöshet;
• huvud och ledvärk;
• hypo- och högt blodtryck;
• störningar i matsmältningssystemet;
• störningar i hjärt-kärlsystemet.

D Geomagnetisk storm är en störning av det geomagnetiska fältet som varar från flera timmar till flera dagar. Geomagnetiska stormar är en typ av geomagnetisk aktivitet. De orsakas av ankomsten av störda solvindströmmar i närheten av jorden och deras interaktion med jordens magnetosfär. Geomagnetiska stormar orsakar snabba och våldsamma förändringar i jordens magnetfält, som inträffar under perioder med ökad solaktivitet. Detta fenomen är ett av de viktigaste elementen i solens jordbundna fysik och dess praktiska del, vanligtvis betecknad med termen "rymdväder".

Som ett resultat av solfacklor kastas en enorm mängd materia (huvudsakligen protoner och elektroner) ut i rymden, varav en del, som rör sig med en hastighet av 400–1000 km / s, når jordens atmosfär på en eller två dagar. Jordens magnetfält fångar laddade partiklar från yttre rymden. För starkt partikelflöde stör planetens magnetfält, varigenom magnetfältets egenskaper förändras snabbt och starkt.

G-index är en fempunktsskala för styrkan hos magnetiska stormar, som introducerades av US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) i november 1999. G-indexet karakteriserar intensiteten hos en geomagnetisk storm när det gäller påverkan av variationer i jordens magnetfält på människor, djur, elektroteknik, kommunikation, navigering etc.

Magnetiska stormar påverkar också människors hälsa och välbefinnande. De är främst farliga för dem som lider av arteriell hypertoni och hypotoni, hjärtsjukdom. Cirka 70% av hjärtinfarkt, hypertensiv kris och stroke inträffar under solstormar.

Magnetiska stormar åtföljs ofta av huvudvärk, migrän, hjärtklappning, sömnlöshet, dålig hälsa, låg vitalitet och tryckfall. Forskare tillskriver detta till det faktum att när magnetfältet fluktuerar sänks kapillärblodflödet och syresvält i vävnader uppstår.

Sovjetisk biofysiker A.L. Chizhevsky i sin monografi "Jordens eko av solstormar" analyserade han mycket historiskt material och fann en korrelation mellan maximala solaktiviteter och masskatastrofer på jorden. Därför drogs slutsatsen att den 11-åriga cykel av solaktivitet (en periodisk ökning och minskning av antalet solfläckar) påverkar klimat- och sociala processer på jorden. Chizhevsky konstaterade att krig, revolutioner, naturkatastrofer, katastrofer, epidemier inträffar på jorden, och bakteriernas tillväxttakt ökar ("Chizhevsky-Velhover-effekten") under perioden med ökad solaktivitet (ett stort antal solfläckar på solen).

En av de viktigaste färdigheterna hos alla HF DX-jägare är förmågan att bedöma passageringsförhållandena vid varje given tidpunkt. Utmärkta överföringsförhållanden, när många stationer från hela världen hörs på banden, kan förändras så att banden blir tomma och bara ett fåtal stationer tar sig igenom bullret och knastret i luften. För att förstå vad och varför händer i luften, samt för att bedöma dess kapacitet vid en given tidpunkt, används tre huvudindex: solflödet, A p och K p. En god praktisk förståelse av vad dessa värden är och vad deras betydelse är, är en obestridlig fördel även för en radioamatör med den bästa och modernaste uppsättningen kommunikationsutrustning.

Jordatmosfär

Jonosfären kan betraktas som något flerskiktat. Skiktens gränser är ganska godtyckliga och bestäms av regioner med en kraftig förändring av joniseringsnivån (figur 1)... Jonosfären har en direkt inverkan på utbredningen av radiovågor, för beroende på graden av jonisering av dess enskilda skikt kan radiovågor brytas, det vill säga, banan för deras fortplantning upphör att vara raklinjig. Ganska ofta är joniseringsgraden tillräckligt hög för att radiovågor reflekteras från högjoniserade lager och återföres till jorden. (fig. 2).

Förhållandena för passage av radiovågor i HF-banden förändras ständigt beroende på förändringar i jonosfärens joniseringsnivåer. Solstrålning, som når de övre skikten i jordens atmosfär, joniserar gasmolekyler, vilket ger upphov till positiva joner och fria elektroner. Hela detta system är i dynamisk jämvikt på grund av processen för rekombination, omvänd jonisering och de positivt laddade jonerna och de fria elektronerna som interagerar med varandra bildar igen gasmolekyler. Ju högre grad av jonisering (desto fler fria elektroner), desto bättre reflekterar jonosfären radiovågor. Dessutom, ju högre joniseringsnivå, desto högre kan frekvenserna vara, vilket ger bra överföringsförhållanden. Nivån av jonisering i atmosfären beror på många faktorer, inklusive tid på dagen, årstid och den viktigaste faktorn - solcykeln. Det är tillförlitligt känt att intensiteten av solstrålningen beror på antalet fläckar på solen. Följaktligen uppnås den maximala strålningen som mottas från solen under perioder med maximal solaktivitet. Dessutom ökar geomagnetisk aktivitet under dessa perioder också på grund av en ökning av intensiteten i flödet av joniserade partiklar från solen. Detta flöde är vanligtvis ganska stabilt, men på grund av fläckar som visas på solen kan det förbättras avsevärt. Partiklarna når nästan jordens utrymme och interagerar med jordens magnetfält, vilket orsakar störningar och genererar magnetiska stormar. Dessutom kan dessa partiklar orsaka jonosfäriska stormar, där radiokommunikation vid korta våglängder blir svår och ibland till och med omöjlig.

Solflöde

En mängd som kallas solstrålningsflöde är en primär indikator på solaktivitet och bestämmer mängden strålning jorden får från solen. Den mäts i solflödesenheter (SFU) och definieras av nivån på radiobrus som avges vid 2800 MHz (10,7 cm). Penticton Radio Astronomy Observatory i British Columbia, Kanada publicerar detta värde dagligen. Flödet av solstrålning har en direkt effekt på graden av jonisering och därmed koncentrationen av elektroner i F2-regionen i jonosfären. Som ett resultat ger det en mycket god bild av möjligheten att upprätta radiokommunikation över långa avstånd.

Solflödets storlek kan variera från 50 till 300 enheter. Små värden indikerar att den maximala användbara frekvensen (MUF) kommer att vara låg och de totala RF-överföringsförhållandena kommer att vara dåliga, särskilt i högfrekvensbanden. (Bild 2)Tvärtom indikerar stora värden för solflödet tillräcklig jonisering, vilket gör det möjligt att etablera fjärrkommunikation vid högre frekvenser. Man bör dock komma ihåg att det tar flera dagar i rad med höga solflödesvärden för att passeringsförhållandena förbättras avsevärt. Vanligtvis övergår solflödet under perioder med hög solaktivitet 200 med kortvariga skurar upp till 300.

Geomagnetisk aktivitet

Det finns två index som används för att bestämma nivån på geomagnetisk aktivitet - A och K. De visar storleken på magnetiska och jonosfäriska störningar. K-indexet visar storleken på den geomagnetiska aktiviteten. Varje dag, var tredje timme, med start från 00:00 UTC, bestäms de maximala avvikelserna för indexvärdet i förhållande till värdena för en tyst dag i det valda observatoriet och det största värdet väljs. Baserat på dessa data beräknas värdet på K-index K-indexet är ett kvasilogaritmiskt värde, så det kan inte medelvärdesberäknas för att få en långsiktig historisk bild av tillståndet för jordens magnetfält. För att lösa detta problem finns A-indexet, vilket är det dagliga genomsnittet. Det beräknas helt enkelt - varje mätning av K-index, som nämnts ovan, med ett 3-timmarsintervall, av Flik. 1

omvandlas till motsvarande index. Värdena för detta index som erhålls under dagen är genomsnittliga och som ett resultat erhålls värdet för A-indexet, som på vanliga dagar inte överstiger 100, och under mycket allvarliga geomagnetiska stormar kan det nå 200 och ännu mer. Värdena för A-indexet kan skilja sig åt för olika observatorier, eftersom störningar i jordens magnetfält kan vara av lokal karaktär. För att undvika förvirring beräknas de A-index som erhålls vid olika observatorier i genomsnitt för att ge det globala A-indexet. På samma sätt erhålls värdet på Kp-indexet - medelvärdet för alla K-index erhållna i olika observatorier i världen. Dess värden mellan 0 och 1 kännetecknar en lugn geomagnetisk miljö, och detta kan indikera förekomsten av goda överföringsförhållanden i de korta våglängderna, förutsatt att solstrålningens intensitet är tillräckligt hög. Värden mellan 2 och 4 indikerar måttliga eller till och med aktiva geomagnetiska förhållanden, vilket sannolikt kommer att påverka radiosändningsförhållandena negativt. Längre ner på värdeskalan: 5 indikerar en mindre storm, 6 - en stark storm och 7 - 9 indikerar en mycket stark storm, vilket leder till att det sannolikt inte kommer att passera på HF. Trots det faktum att geomagnetiska och jonosfäriska stormar är sammankopplade, bör det noteras igen att de är olika. En geomagnetisk storm är en störning i jordens magnetfält, och en jonosfärisk storm är en störning i jonosfären.

Tolka indexvärden

Det enklaste sättet att använda indexvärdena är att mata in dem som inmatning i programmet för beräkning av förutsägelsen för radiovågsutbredning. Detta gör det möjligt att få en mer eller mindre tillförlitlig prognos. I sina beräkningar tar dessa program hänsyn till ytterligare faktorer, såsom signalutbredningsvägar, eftersom effekten av magnetiska stormar kommer att vara annorlunda för olika banor.

I avsaknad av ett program kan du göra en bra uppskattning av prognosen själv. Uppenbarligen är stora värden på solflödesindex bra. Generellt sett, ju mer intensivt flödet är, desto bättre kommer överföringsförhållandena att vara i högfrekventa HF-band, inklusive 6 m-bandet. Flödesvärdena från tidigare dagar bör dock också komma ihåg. Att hålla stora värden i flera dagar ger en högre grad av jonisering av F2-skiktet i jonosfären. Normalt garanterar värden över 150 en god HF-överföring. Höga nivåer av geomagnetisk aktivitet har också en negativ biverkning som avsevärt minskar MUF. Ju högre nivå av geomagnetisk aktivitet enligt Ap- och Kp-index, desto lägre är MUF. De faktiska MUF-värdena beror inte bara på magnetstormens styrka utan också på dess varaktighet.

Slutsats

Håll reda på förändringar i värdena för index för sol- och geomagnetisk aktivitet. Denna information finns tillgänglig på webbplatserna www.eham.net, www.qrz.com, www.arrl.org och många andra, såväl som de kan erhållas via terminalen när de är anslutna till DX-kluster. En bra HF-överföring är möjlig under perioder då solflödet överstiger 150 under flera dagar, och Kp-indexet förblir samtidigt under 2. När dessa villkor är uppfyllda, kontrollera banden - förmodligen fungerar bra DX redan där!

Anpassad från att förstå solindex av Ian Poole, G3YWX