K-Index der geomagnetischen Aktivität. Geomagnetische Aktivitätsparameter

Geomagnetische Aktivitätsindizes sind ein quantitatives Maß für die geomagnetische Aktivität und sollen Variationen beschreiben Magnetfeld Erde verursacht durch den Einfluss des solaren Plasmaflusses ( Sonnenwind) auf die Magnetosphäre der Erde, Veränderungen innerhalb der Magnetosphäre und die Wechselwirkung von Magnetosphäre und Ionosphäre.
Jeder der Indizes wird aus Messergebnissen berechnet und charakterisiert nur einen Teil des komplexen Bildes der solaren und geomagnetischen Aktivität.
Bestehende Indizes der geomagnetischen Aktivität können in drei Gruppen eingeteilt werden.
Die erste Gruppe umfasst lokale Indizes, die aus Daten eines Observatoriums berechnet werden und das Ausmaß der geomagnetischen Störung vor Ort im Gebiet angeben: S, K Indizes.
Die zweite Gruppe umfasst Indizes, die die geomagnetische Aktivität auf der gesamten Erde charakterisieren. Dies sind die sogenannten Planetenindizes: Kp, ar, Ar, am, Am, aa, Aa .
Die dritte Gruppe umfasst Indizes, die die Intensität magnetischer Störungen aus einer ganz bestimmten Quelle widerspiegeln: Dst, AE, RS .

Alle oben aufgeführten geomagnetischen Aktivitätsindizes werden unter Verwendung der Weltzeit UT berechnet und veröffentlicht.

Internationale Vereinigung für Geomagnetismus und Aeronomie – MAGA ( Internationale Vereinigung für Geomagnetismus und Aeronomie – IAGA) erkennt Indizes offiziell an aa, am, Kp, Dst, PC Und A.E. . Ausführlichere Informationen zu den MAGA-Indizes finden Sie auf der Website des International Geomagnetic Indices Service ( Internationaler Dienst für geomagnetische Indizes – ISGI).

Literaturverzeichnis

1. Bartels J., N. H. Heck, H. F. Johnston. Der Drei-Stunden-Index zur Messung der geomagnetischen Aktivität. J. Geophys. Res. 1939. V. 44. Ausgabe 4. 411-454.
10. Troshichev O.A., Andrezen V.G., Vennerstrom S., Friis-Christensen E. Magnetische Aktivität in der Polkappe – Ein neuer Index. Planet. Weltraumwissenschaft. 1988. 36. 1095.

Bei der Erstellung dieser Beschreibung geomagnetischer Indizes verwendete Literatur

1. Yanovsky B.M. Erdmagnetismus. L.: Verlag der Universität Leningrad, 1978. 592 S.
2. Zabolotnaya N.A. Geomagnetische Aktivitätsindizes. M.: Gidrometeoizdat, 1977. 59 S.
3. Dubov E.E. Indizes der solaren und geomagnetischen Aktivität. Materialien des World Data Center BM: Interdepartementales Geophysikalisches Komitee unter dem Präsidium der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, 1982. 35 S.
4. Solare und solar-terrestrische Physik. Illustriertes Begriffswörterbuch. Ed. A. Brucek und S. Duran. M.: Mir, 1980. 254 S.

Kp-Index, globaler planetarischer Index der geomagnetischen Aktivität. Der K-Index ist ein dreistündiger quasi-logarithmischer lokaler Index der geomagnetischen Aktivität relativ zur Kurve ruhiger Tage für einen bestimmten Standort. Der Kp-Index misst die Abweichung der am stärksten gestörten horizontalen Komponente des Magnetfelds an festen Stationen auf der ganzen Welt durch ihre eigenen lokalen K-Indizes. Der globale Kp-Index wird dann durch einen Algorithmus ermittelt, der die Durchschnittswerte jeder Station kombiniert. Der Kp-Index reicht von 0 bis 9, wobei ein Wert von 0 keine geomagnetische Aktivität und ein Wert von 9 einen extremen geomagnetischen Sturm bedeutet.

Das Kp-Index-Diagramm auf dieser Website gibt einen Überblick über die aktuellen geomagnetischen Bedingungen sowie über die Bedingungen der letzten 24 Stunden und die Vorhersage für die nächste Stunde.

Vorläufiger Kp-Index

Der vorläufige Kp-Index ist der Kp-Index des SWPC der NOAA, der alle 3 Stunden mit einer Schätzung des gemessenen Kp der letzten 3 Stunden aktualisiert wird. Diese Zeiträume sind: 00:00–03:00 UTC, 03:00–06:00 UTC usw. Der vorläufige Kp-Index besteht aus 10 Werten und reicht von 0 bis 9 und ist eine Schätzung des beobachteten Kp-Werts während einen bestimmten Zeitraum von 3 Stunden. Daher handelt es sich nicht um eine Prognose oder einen Indikator für die aktuellen Bedingungen, sondern es wird immer der Kp-Wert angezeigt, der während eines bestimmten Zeitraums beobachtet wurde. Die folgende Abbildung zeigt eine Darstellung des vorläufigen Kp-Index vom Oktober 2003 mit einem dreitägigen intensiven geomagnetischen Sturm.

Die folgende Tabelle zeigt den vorläufigen Kp-Index mit seinen 10 Werten, die die G-Skala darstellen, den spezifischen Kp-Indexwert, die Grenze des Polarlichtovals zur lokalen Mitternacht bei einem bestimmten Kp-Wert und die Beschreibung der Polarlichtaktivität für der spezifische Kp-Index und die Häufigkeit des Auftretens eines bestimmten Wertes des Kp-Index während eines Sonnenzyklus.

Kp GG-Skala Geomagnetischer Breitengrad Aurorale Aktivität Durchschnittliche Häufigkeit
0 G0 66,5° oder höher Ruhig
1 G0 64,5° Ruhig
2 G0 62,4° Ruhig
3 G0 60,4° Schwache Aktivität
4 G0 58,3° Aktiv
5 G1 56,3° Kleiner Sturm 1700 pro Zyklus (900 Tage pro Zyklus)
6 G2 54,2° Mäßiger Sturm 600 pro Zyklus (360 Tage pro Zyklus)
7 G3 52,2° Starker Sturm 200 pro Zyklus (130 Tage pro Zyklus)
8 G4 50,1° Starker Sturm 100 pro Zyklus (60 Tage pro Zyklus)
9 G5 48,1° oder weniger Extremer Sturm 4 pro Zyklus (4 Tage pro Zyklus)

Endgültiger Kp-Index

Der endgültige Kp-Index stammt vom GFZ in Potsdam, Deutschland und wird zweimal im Monat aktualisiert. Dies sind die offiziellen endgültigen Kp-Werte für wissenschaftliche Forschung und Archivzwecke. Der endgültige Kp-Index weicht geringfügig vom vorläufigen Kp-Index ab. Im Gegensatz zum vorläufigen Kp-Index wird der endgültige Kp-Index in einer Terzskala ausgedrückt und hat 28 Werte, der vorläufige Kp-Index hat nur 10 Werte.

Flügelrotationskoeffizient

Das Wing Kp USAF Weather Agency-Modell wird auf einer dritten Skala ausgedrückt und verfügt über 28 vorläufige Werte. Es zeigt den beobachteten Kp an und gibt eine Vorhersage für die nächsten und nächsten 4 Stunden. Die Vorhersage nutzt Echtzeit-Sonnenwinddaten vom Deep Space Observatory (DSCOVR). Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel des Wing Kp-Index-Diagramms, das auf unserer Website verfügbar ist. Die durchgezogene Linie zeigt den vorhergesagten Kp-Index für eine Stunde im Voraus und die Balken geben den beobachteten Kp-Index an.

Die folgende Tabelle zeigt die Werte, die der Kp-Index und der Wing-Kp-Index annehmen können. Das sind 28 Werte statt 10 Werte, die der vorläufige Kp-Index annimmt.

Kp Kp in Dezimalzahlen G-Skala Aurorale Aktivität
0o 0,00 G0 Ruhig
0+ 0,33 G0 Ruhig
1- 0,67 G0 Ruhig
1o 1,00 G0 Ruhig
1+ 1,33 G0 Ruhig
2- 1,67 G0 Ruhig
2o 2,00 G0 Ruhig
2+ 2,33 G0 Ruhig
3- 2,67 G0 Schwache Aktivität
3o 3,00 G0 Schwache Aktivität
3+ 3,33 G0 Schwache Aktivität
4- 3,67 G0 aktiv
4o 4,00 G0 aktiv
4+ 4,33 G0 aktiv
5- 4,67 G1 Kleiner Sturm
5o 5,00 G1 Kleiner Sturm
5+ 5,33 G1 Kleiner Sturm
6- 5,67 G2 Mäßiger Sturm
6o 6,00 G2 Mäßiger Sturm
6+ 6,33 G2 Mäßiger Sturm
7- 6,67 G3 Starker Sturm
7o 7,00 G3 Starker Sturm
7+ 7,33 G3 Starker Sturm
8- 7,67 G4 Starker Sturm
8o 8,00 G4 Starker Sturm
8+ 8,33 G4 Starker Sturm
9- 8,67 G4 Starker Sturm
9o 9,00 G5 Extremer Sturm

G-Skala

NOAA verwendet ein fünfstufiges System namens G-Skala, um den Zustand der beobachteten und vorhergesagten geomagnetischen Aktivität anzuzeigen. Diese Skala wird verwendet, um die Stärke eines geomagnetischen Sturms anzuzeigen. Diese Skala reicht von G1 bis G5, wobei G1 die niedrigste Stufe und G5 die höchste Stufe darstellt. Bedingungen ohne Sturm werden als G0 bezeichnet; dieser Wert wird jedoch im Allgemeinen nicht verwendet. Jeder G-Stufe ist ein spezifischer Kp-Indexwert zugeordnet, von 5 – G1 bis 9 – G5. Die G-Skala wird auf dieser Seite häufig verwendet.

Welcher Kp-Index-Wert ist erforderlich, damit die Wahrscheinlichkeit, dass das Nordlicht von meinem Standort aus beobachtet wird, steigt?

Im hohen Breitengrad ist es mit einem Kp-Index von 4 möglich, das Nordlicht zu beobachten. Für mittlere Breiten ist ein Kp-Index von mindestens 7 erforderlich. Für niedrige Breiten geben Kp-Indexwerte von 8 oder 9 eine gewisse Wahrscheinlichkeit für die Beobachtung des Nordlichts an. Wir haben eine praktische Liste erstellt, die ungefähr die erforderlichen Kp-Indexwerte für den in der Tabelle angegebenen Standort in Reichweite von Polarlichtovalen angibt.

Wichtig! Bitte beachten Sie, dass die folgenden Standorte eine gewisse Wahrscheinlichkeit bieten, das Nordlicht bei einem bestimmten Kp-Indexwert und unter den günstigsten lokalen Beobachtungsbedingungen zu sehen. Was beinhaltet, aber nicht beschränkt auf: gutes Lokal Wetter, keine Wolken, nein Mondlicht und direkte Sicht auf den Horizont.

Kp Standort
0

Nordamerika:
Barrow (AK, USA) Yellowknife (NT, Kanada) Gillam (MB, Kanada) Nuuk (Grönland)

Europa:
Reykjavik (Island) Tromso (Norwegen) Inari (Finnland) Kirkenes (Norwegen) Murmansk (Russland)

1

Nordamerika:
Fairbanks (AK, USA) Whitehorse (YT, Kanada)

Europa:
Mo I Rana (Norwegen) Jokkmokk (Schweden) Rovaniemi (Finnland)

2

Nordamerika:
Anchorage (AK, USA) Edmonton (AB, Kanada) Saskatoon (SK, Kanada) Winnipeg (MB, Kanada)

Europa:
Tórshavn (Färöer-Inseln) Trondheim (Norwegen) Umeå (Schweden) Kokkola (Finnland) Archangelsk (Russland)

3

Nordamerika:
Calgary (AB, Kanada) Thunder Bay (ON, Kanada)

Europa:
Ålesund (Norwegen) Sundsvall (Schweden) Jyväskylä (Finnland)

4

Nordamerika:
Vancouver (British Columbia, Kanada) St. John's (NL, Kanada) Billings (MT, USA) Bismarck (North Carolina, USA) Minneapolis (MN, USA)

Europa:
Oslo (Norwegen) Stockholm (Schweden) Helsinki (Finnland) St. Petersburg (Russland)

5

Nordamerika:
Seattle (Washington, USA) Chicago (IL, USA) Toronto (ON, Kanada) Halifax (USA, Kanada)

Europa:
Edinburgh (Schottland) Göteborg (Schweden) Riga (Lettland)

Südlichen Hemisphäre:
Hobart (Australien) Invercargill (Neuseeland)

6

Nordamerika:
Portland (Oregon, USA) Boise (ID, USA) New York (New York, USA) Lincoln (New York, USA) Indianapolis (Indiana, USA)

Europa:
Dublin (Irland) Manchester (England) Hamburg (Deutschland) Danzig (Polen) Vilnius (Litauen) Moskau (Russland)

Südlichen Hemisphäre:
Devonport (Australien) Christchurch (Neuseeland)

7

Nordamerika:
Salt Lake City (UT, USA) Denver (CO, USA) Nashville (TN, USA) Richmond (VA, USA)

Europa:
London (England) Brüssel (Belgien) Köln (Deutschland) Dresden (Deutschland) Warschau (Polen)

Südlichen Hemisphäre:
Melbourne (Australien) Wellington (Neuseeland)

8

Nordamerika:
San Francisco (CA, USA) Las Vegas (NV, USA) Albuquerque (NY, USA) Dallas (TX, USA) Jackson (MS, USA) Atlanta (Georgia, USA)

Europa:
Paris (Frankreich) München (Deutschland) Wien (Österreich) Bratislava (Slowakei) Kiew (Ukraine)

Asien:
Astana (Kasachstan) Nowosibirsk (Russland)

Südlichen Hemisphäre:
Perth (Australien) Sydney (Australien) Auckland (Neuseeland)

9

Nordamerika:
Monterrey (Mexiko) Miami (Florida, USA)

Europa:
Madrid (Spanien) Marseille (Frankreich) Rom (Italien) Bukarest (Rumänien)

Asien:
Ulaanbaatar (Mongolei)

Südlichen Hemisphäre:
Alice Springs (Australien) Brisbane (Australien) Ushuaia (Argentinien) Kapstadt (Südafrika)

Sie haben wahrscheinlich auf alle möglichen Banner und ganzen Seiten auf Amateurfunk-Websites geachtet, die verschiedene Indizes und Indikatoren der aktuellen Sonnen- und Erdmagnetaktivität enthalten. Dies sind diejenigen, die wir benötigen, um die Bedingungen für den Durchgang von Radiowellen in naher Zukunft zu beurteilen. Trotz der Vielfalt der Datenquellen gehören die von Paul Herrman (N0NBH) bereitgestellten Banner zu den beliebtesten und völlig kostenlosen.

Auf seiner Website können Sie eines der 21 verfügbaren Banner auswählen, um es an einem für Sie geeigneten Ort zu platzieren, oder Ressourcen verwenden, auf denen diese Banner bereits installiert sind. Insgesamt können sie je nach Bannerformfaktor bis zu 24 Parameter anzeigen. Unten sind Brief Information für jeden der Bannerparameter. Die Bezeichnungen gleicher Parameter können auf verschiedenen Bannern unterschiedlich sein, daher werden in manchen Fällen mehrere Optionen angegeben.

Parameter der Sonnenaktivität

Die Sonnenaktivitätsindizes spiegeln das Niveau wider elektromagnetische Strahlung und die Intensität des Teilchenstroms, dessen Quelle die Sonne ist.
Sonnenflussintensität (SFI)

SFI ist ein Maß für die Intensität der von der Sonne erzeugten Strahlung bei 2800 MHz. Dieser Wert hat keinen direkten Einfluss auf die Übertragung von Radiowellen, ist aber viel einfacher zu messen und korreliert gut mit der Intensität der ultravioletten und Röntgenstrahlung der Sonne.
Sonnenfleckenzahl (SN)

SN ist nicht nur die Anzahl der Sonnenflecken. Der Wert dieses Wertes hängt von der Anzahl und Größe der Flecken sowie von der Art ihrer Lage auf der Sonnenoberfläche ab. Der Bereich der SN-Werte liegt zwischen 0 und 250. Je höher der SN-Wert, desto höher ist die Intensität der ultravioletten und Röntgenstrahlung, was die Ionisierung der Erdatmosphäre erhöht und zur Bildung der Schichten D, E und führt F darin. Mit zunehmendem Ionisationsgrad der Ionosphäre steigt auch die maximal anwendbare Frequenz (MUF). Somit weist ein Anstieg der SFI- und SN-Werte auf einen Anstieg des Ionisationsgrades in den E- und F-Schichten hin, der sich wiederum auf die E- und F-Schicht auswirkt positive Auswirkungüber die Bedingungen der Übertragung von Funkwellen.

Röntgenintensität (X-Ray)

Der Wert dieses Indikators hängt von der Intensität der Röntgenstrahlung ab, die die Erde erreicht. Der Parameterwert besteht aus zwei Teilen – einem Buchstaben, der die Klasse der Strahlungsaktivität angibt, und einer Zahl, die die Strahlungsleistung in der Einheit W/m2 angibt. Der Ionisierungsgrad der D-Schicht der Ionosphäre hängt von der Intensität der Röntgenstrahlung ab. Normalerweise in Tageszeit Schicht D absorbiert Funksignale in den niederfrequenten HF-Bändern (1,8–5 MHz) und dämpft Signale im Frequenzbereich 7–10 MHz deutlich. Mit zunehmender Intensität der Röntgenstrahlung dehnt sich die D-Schicht aus und kann in Extremsituationen Funksignale im nahezu gesamten HF-Bereich absorbieren, was die Funkkommunikation erschwert und teilweise zu einer fast völligen Funkstille führt, die mehrere Stunden anhalten kann.

Dieser Wert spiegelt die relative Intensität der gesamten Sonnenstrahlung im ultravioletten Bereich (Wellenlänge 304 Angström) wider. Ultraviolette Strahlung hat einen erheblichen Einfluss auf den Ionisierungsgrad der ionosphärischen F-Schicht. Der 304A-Wert korreliert mit dem SFI-Wert, sodass seine Erhöhung zu verbesserten Bedingungen für den Durchgang von Radiowellen durch Reflexion an der F-Schicht führt.

Interplanetares Magnetfeld (Bz)

Der Bz-Index spiegelt die Stärke und Richtung des interplanetaren Magnetfelds wider. Positiver Wert Dieser Parameter bedeutet, dass die Richtung des interplanetaren Magnetfelds mit der Richtung des Erdmagnetfelds übereinstimmt und ein negativer Wert auf eine Schwächung des Erdmagnetfelds und eine Abnahme seiner Abschirmwirkung hinweist, was wiederum die Wirkung geladener Teilchen erhöht auf die Erdatmosphäre.

Sonnenwind/SW

SW ist die Geschwindigkeit geladener Teilchen (km/h), die die Erdoberfläche erreichen. Der Indexwert kann zwischen 0 und 2000 liegen. Ein typischer Wert liegt bei etwa 400. Je höher die Teilchengeschwindigkeit, desto größer ist der Druck, dem die Ionosphäre ausgesetzt ist. Bei SW-Werten über 500 km/h kann der Sonnenwind Störungen im Erdmagnetfeld verursachen, die letztendlich zur Zerstörung der ionosphärischen F-Schicht, einer Verringerung des Ionisationsgrads der Ionosphäre und einer Verschlechterung der Übertragungsbedingungen führen die HF-Bänder.

Protonenfluss (Ptn Flx/PF)

PF ist die Protonendichte im Erdmagnetfeld. Der übliche Wert überschreitet 10 nicht. Protonen, die mit dem Erdmagnetfeld interagieren, bewegen sich entlang seiner Linien in Richtung der Pole und verändern die Dichte der Ionosphäre in diesen Zonen. Bei Werten der Protonendichte über 10.000 nimmt die Dämpfung von Funksignalen, die die Polarzonen der Erde passieren, zu, und bei Werten über 100.000 ist ein völliger Mangel an Funkkommunikation möglich.

Elektronenfluss (Elc Flx/EF)

Dieser Parameter spiegelt die Intensität des Elektronenflusses im Erdmagnetfeld wider. Der ionosphärische Effekt durch die Wechselwirkung von Elektronen mit dem Magnetfeld ähnelt dem Protonenfluss auf Polarlichtbahnen bei EF-Werten über 1000.
Geräuschpegel (Sig Noise Lvl)

Dieser Wert in S-Meter-Einheiten gibt den Pegel des Rauschsignals an, das durch die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit dem Erdmagnetfeld entsteht.

Geomagnetische Aktivitätsparameter

Für die Beurteilung der Übertragung von Funkwellen sind Informationen über die geomagnetische Umgebung auf zwei Arten wichtig. Einerseits wird mit zunehmender Störung des Erdmagnetfeldes die ionosphärische Schicht F zerstört, was sich negativ auf den Durchgang kurzer Wellen auswirkt. Andererseits entstehen Bedingungen für die Polarlichtpassage auf UKW.

Indizes A und K (A-Ind/K-Ind)

Der Zustand des Erdmagnetfeldes wird durch die Indizes A und K charakterisiert. Ein Anstieg des Werts des K-Index weist auf seine zunehmende Instabilität hin. K-Werte größer als 4 weisen auf das Vorhandensein eines magnetischen Sturms hin. Index A wird als Basiswert verwendet, um die Dynamik von Änderungen der Index-K-Werte zu bestimmen.
Aurora/Aur-Gesetz

Der Wert dieses Parameters ist eine Ableitung der Menge an Sonnenenergie, gemessen in Gigawatt, die die Polarregionen der Erde erreicht. Der Parameter kann Werte im Bereich von 1 bis 10 annehmen. Je höher die Sonnenenergie, desto stärker ist die Ionisierung der F-Schicht der Ionosphäre. Je höher der Wert dieses Parameters ist, desto niedriger liegt der Breitengrad der Polarlichtkappengrenze und desto höher ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Polarlichtern. Bei hohen Werten des Parameters wird es möglich, Fernfunkkommunikation auf UKW durchzuführen, gleichzeitig können jedoch Polarrouten auf HF-Frequenzen teilweise oder vollständig blockiert werden.

Breitengrad (Aur Lat)

Der maximale Breitengrad, bei dem ein Polarlichtdurchgang möglich ist.

Maximal nutzbare Frequenz (MUF)

Der Wert der maximal anwendbaren Frequenz, gemessen am angegebenen meteorologischen Observatorium (oder an den Observatorien, je nach Bannertyp) zum angegebenen Zeitpunkt (UTC).

Erd-Mond-Erde-Wegdämpfung (EME Grad)

Dieser Parameter charakterisiert den Grad der Dämpfung des von der Mondoberfläche auf dem Weg Erde-Mond-Erde reflektierten Funksignals in Dezibel und kann die folgenden Werte annehmen: Sehr schlecht (> 5,5 dB), Schlecht (> 4 dB), Mittelmäßig (> 2,5 dB), Gut (> 1,5 dB), Ausgezeichnet (

Geomagnetische Bedingungen (Geomag-Feld)

Dieser Parameter charakterisiert die aktuelle geomagnetische Situation basierend auf dem Wert des K-Index. Seine Skala ist herkömmlicherweise in 9 Stufen von inaktiv bis extremer Sturm unterteilt. Bei den Werten „Major“, „Severe“ und „Extreme Storm“ verschlechtert sich die Passage auf den HF-Bändern, bis sie vollständig geschlossen sind, und die Wahrscheinlichkeit einer Polarlichtpassage steigt.

Wenn kein Programm vorhanden ist, können Sie selbst eine gute Prognoseschätzung erstellen. Offensichtlich sind hohe Werte des Solarflussindex gut. Generell gilt: Je intensiver die Strömung, desto besser sind die Bedingungen auf den hochfrequenten HF-Bändern, auch im 6-m-Band. Allerdings sollten auch die Strömungswerte der Vortage berücksichtigt werden. Erhaltung große Werte Innerhalb weniger Tage wird ein höherer Ionisierungsgrad der F2-Schicht der Ionosphäre erreicht. Typischerweise sind Werte über 150 garantiert gute Passage auf KV. Hohe Levels geomagnetische Aktivität wirkt sich ebenfalls ungünstig aus Nebenwirkung, wodurch der MUF deutlich reduziert wird. Je höher die geomagnetische Aktivität gemäß den Ap- und Kp-Indizes ist, desto niedriger ist der MUF. Die tatsächlichen MUF-Werte hängen nicht nur von der Stärke des Magnetsturms ab, sondern auch von seiner Dauer.

Das Erdmagnetfeld (GF) wird von Quellen in der Magnetosphäre und Ionosphäre erzeugt. Es schützt den Planeten und das Leben auf ihm vor schädlichen Einflüssen. Seine Anwesenheit wurde von jedem beobachtet, der einen Kompass in der Hand hielt und sah, wie ein Ende des Pfeils nach Süden und das andere nach Norden zeigte. Dank der Magnetosphäre wurden große Entdeckungen in der Physik gemacht und ihre Präsenz wird immer noch für die See-, Unterwasser-, Luft- und Raumfahrt genutzt.

allgemeine Charakteristiken

Unser Planet ist ein riesiger Magnet. Sein Nordpol befindet sich im „oberen“ Teil der Erde, nicht weit vom geografischen Pol entfernt, und sein Südpol befindet sich in der Nähe des entsprechenden geografischen Pols. Von diesen Punkten aus erstrecken sich magnetische Feldlinien über viele tausend Kilometer in den Weltraum und bilden die Magnetosphäre selbst.

Die magnetischen und geografischen Pole sind ziemlich weit voneinander entfernt. Zieht man eine klare Linie zwischen den Magnetpolen, kann man am Ende eine Magnetachse mit einem Neigungswinkel von 11,3° zur Drehachse erhalten. Dieser Wert ist nicht konstant, und das alles, weil sich die Magnetpole relativ zur Oberfläche des Planeten bewegen und jedes Jahr ihre Position ändern.

Natur des Erdmagnetfeldes

Der magnetische Schirm wird durch elektrische Ströme (bewegte Ladungen) erzeugt, die im äußeren flüssigen Kern entstehen, der sich in einer sehr großen Tiefe im Inneren der Erde befindet. Es ist ein flüssiges Metall und es bewegt sich. Dieser Vorgang wird Konvektion genannt. Die bewegte Materie des Kerns bildet Ströme und infolgedessen Magnetfelder.

Der magnetische Schild schützt die Erde zuverlässig vor ihrer Hauptquelle – dem Sonnenwind – die Bewegung ionisierter Teilchen aus der Magnetosphäre lenkt diesen kontinuierlichen Strom ab und lenkt ihn um die Erde herum, wodurch harte Strahlung keine schädliche Wirkung auf alle Lebewesen hat Dinge auf dem blauen Planeten.

Wenn die Erde kein Erdmagnetfeld hätte, würde der Sonnenwind ihr die Atmosphäre entziehen. Einer Hypothese zufolge ist genau das auf dem Mars passiert. Der Sonnenwind ist bei weitem nicht die einzige Bedrohung, da die Sonne auch große Mengen an Materie und Energie in Form von koronalen Auswürfen freisetzt, begleitet von einem starken Strom radioaktiver Teilchen. Doch selbst in diesen Fällen schützt das Erdmagnetfeld die Erde, indem es diese Ströme vom Planeten weglenkt.

Der magnetische Schild wechselt etwa alle 250.000 Jahre seine Pole. An die Stelle des Nordpols tritt der magnetische Nordpol und umgekehrt. Wissenschaftler haben keine klare Erklärung, warum dies geschieht.

Geschichte der Studie

Die Bekanntschaft der Menschen mit den erstaunlichen Eigenschaften des Erdmagnetismus erfolgte zu Beginn der Zivilisation. Schon in der Antike war sich die Menschheit dessen bewusst magnetisches Eisenerz- Magnetit. Es ist jedoch unbekannt, wer und wann entdeckt hat, dass natürliche Magnete im Raum in Bezug auf die geografischen Pole des Planeten gleich ausgerichtet sind. Einer Version zufolge kannten die Chinesen dieses Phänomen bereits im Jahr 1100, begannen es jedoch erst zwei Jahrhunderte später in der Praxis anzuwenden. IN Westeuropa Der Magnetkompass wurde erstmals 1187 in der Navigation eingesetzt.

Struktur und Eigenschaften

Das Erdmagnetfeld kann unterteilt werden in:

  • das Hauptmagnetfeld (95 %), dessen Quellen im äußeren, elektrisch leitenden Kern des Planeten liegen;
  • anomales Magnetfeld (4 %), das von Gesteinen in der oberen Erdschicht mit guter magnetischer Suszeptibilität erzeugt wird (eines der stärksten ist die magnetische Kursk-Anomalie);
  • externes Magnetfeld (auch Wechselfeld genannt, 1 %), das mit solar-terrestrischen Wechselwirkungen verbunden ist.

Regelmäßige geomagnetische Schwankungen

Veränderungen des Erdmagnetfeldes im Laufe der Zeit unter dem Einfluss sowohl interner als auch externer (relativ zur Oberfläche des Planeten) Quellen werden als magnetische Variationen bezeichnet. Sie zeichnen sich durch die Abweichung der GP-Komponenten vom Mittelwert am Beobachtungsort aus. Magnetische Schwankungen unterliegen einer kontinuierlichen Neuordnung im Laufe der Zeit, und solche Änderungen sind oft periodischer Natur.

Regelmäßige Schwankungen, die sich täglich wiederholen, sind Veränderungen im Magnetfeld, die mit sonnen- und mondtagesbedingten Veränderungen der MS-Stärke verbunden sind. Die Schwankungen erreichen tagsüber und bei Mondopposition ihr Maximum.

Unregelmäßige geomagnetische Schwankungen

Diese Veränderungen entstehen durch den Einfluss des Sonnenwinds auf die Magnetosphäre der Erde, durch Veränderungen innerhalb der Magnetosphäre selbst und durch ihre Wechselwirkung mit der ionisierten oberen Schicht der Atmosphäre.

  • 27-Tage-Variationen bestehen als Muster wiederholter Zunahme magnetischer Störungen alle 27 Tage, entsprechend der Rotationsperiode des Hauptstroms göttlicher Körper relativ zum irdischen Beobachter. Dieser Trend ist auf die Existenz langlebiger aktiver Regionen auf unserem Heimatstern zurückzuführen, die während mehrerer seiner Umdrehungen beobachtet wurden. Es manifestiert sich in Form einer 27-tägigen Wiederholbarkeit geomagnetischer Störungen und
  • Elfjährige Schwankungen hängen mit der Periodizität der Sonnenfleckenaktivität der Sonne zusammen. Es zeigte sich, dass in den Jahren der größten Anhäufung dunkler Bereiche auf der Sonnenscheibe auch die magnetische Aktivität ihr Maximum erreicht, das Wachstum der geomagnetischen Aktivität jedoch im Durchschnitt um ein Jahr hinter dem Wachstum der Sonnenaktivität zurückbleibt.
  • Saisonale Schwankungen haben zwei Maxima und zwei Minima, entsprechend den Perioden der Tagundnachtgleiche und der Zeit der Sonnenwende.
  • Säkulare sind im Gegensatz zu den oben genannten äußeren Ursprungs, entstehen durch die Bewegung von Materie und Wellenprozessen im flüssigen, elektrisch leitenden Kern des Planeten und sind die Hauptinformationsquelle über die elektrische Leitfähigkeit des unteren Mantels und Kern, ungefähr physikalische Prozesse, was zur Konvektion von Materie führt, sowie zum Mechanismus der Erzeugung des Erdmagnetfeldes. Dies sind die langsamsten Variationen – mit Zeiträumen von mehreren Jahren bis zu einem Jahr.

Der Einfluss des Magnetfelds auf die lebende Welt

Obwohl der magnetische Bildschirm nicht sichtbar ist, spüren ihn die Bewohner des Planeten perfekt. Z.B, Zugvögel Bauen Sie ihre Route und konzentrieren Sie sich dabei speziell darauf. Wissenschaftler stellen mehrere Hypothesen zu diesem Phänomen auf. Einer von ihnen legt nahe, dass Vögel es visuell wahrnehmen. In den Augen von Zugvögeln gibt es spezielle Proteine ​​(Kryptochrome), die unter dem Einfluss des Erdmagnetfeldes ihre Position ändern können. Die Autoren dieser Hypothese sind überzeugt, dass Kryptochrome als Kompass fungieren können. Allerdings nicht nur Vögel, sondern auch Meeresschildkröten Verwenden Sie einen magnetischen Bildschirm als GPS-Navigator.

Einfluss einer magnetischen Abschirmung auf eine Person

Der Einfluss des Erdmagnetfeldes auf einen Menschen unterscheidet sich grundlegend von jedem anderen, sei es Strahlung oder gefährlicher Strom, da es wirkt menschlicher Körper völlig.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Erdmagnetfeld in einem extrem niedrigen Frequenzbereich arbeitet und daher auf grundlegende physiologische Rhythmen reagiert: Atmung, Herz und Gehirn. Der Mensch spürt zwar nichts, dennoch reagiert der Körper darauf mit funktionellen Veränderungen im Nervensystem, im Herz-Kreislauf-System und in der Gehirnaktivität. Psychiater beobachten seit vielen Jahren den Zusammenhang zwischen einem Anstieg der Intensität des Erdmagnetfelds und der Verschlimmerung psychischer Erkrankungen, die häufig zum Selbstmord führen.

„Indexierung“ der geomagnetischen Aktivität

Magnetfeldstörungen, die mit Veränderungen im magnetosphärisch-ionosphärischen Stromsystem einhergehen, werden als geomagnetische Aktivität (GA) bezeichnet. Zur Bestimmung seines Niveaus werden zwei Indizes verwendet – A und K. Letzterer zeigt den Wert von GA. Sie wird aus magnetischen Abschirmungsmessungen berechnet, die täglich in dreistündigen Abständen beginnend um 00:00 UTC (koordinierte Weltzeit) durchgeführt werden. Die höchsten Werte der magnetischen Störung werden mit den Werten des Erdmagnetfeldes an einem ruhigen Tag für eine bestimmte wissenschaftliche Einrichtung verglichen und die Maximalwerte der beobachteten Abweichungen berücksichtigt.

Basierend auf den erhaltenen Daten wird der K-Index berechnet. Da es sich um einen quasi-logarithmischen Wert handelt (d. h. er erhöht sich um eins, wenn die Störung um etwa das Zweifache zunimmt), kann er nicht gemittelt werden, um a zu erhalten langfristig historische Malerei Zustand des Erdmagnetfeldes des Planeten. Hierzu gibt es einen Index A, der den Tagesdurchschnittswert darstellt. Die Bestimmung ist ganz einfach: Jede Dimension des K-Index wird in einen äquivalenten Index umgewandelt. Die im Laufe des Tages erhaltenen K-Werte werden gemittelt, wodurch es möglich ist, den A-Index zu erhalten, dessen Wert an normalen Tagen den Schwellenwert von 100 nicht überschreitet und in Zeiten schwerer magnetischer Stürme 200 überschreiten kann.

Da Erdmagnetfeldstörungen in verschiedene Punkte Wenn sich Planeten unterschiedlich manifestieren, können die Werte des A-Index aus verschiedenen wissenschaftlichen Quellen deutlich variieren. Um einen solchen Hochlauf zu vermeiden, werden die von den Observatorien ermittelten A-Indizes auf den Durchschnitt reduziert und es entsteht ein globaler Index A p. Das Gleiche gilt für den Kp-Index, der ein Bruchwert im Bereich von 0 bis 9 ist. Sein Wert von 0 bis 1 zeigt an, dass das Erdmagnetfeld normal ist, was bedeutet, dass optimale Bedingungen für die Übertragung im Kurzwellenbereich bestehen bleiben. Natürlich, vorausgesetzt, es gibt einen ziemlich intensiven Sonnenstrahlungsfluss. Ein Erdmagnetfeld von 2 wird als mäßige magnetische Störung charakterisiert, die den Durchgang von Dezimeterwellen etwas erschwert. Werte von 5 bis 7 weisen auf das Vorhandensein geomagnetischer Stürme hin, die den genannten Bereich ernsthaft beeinträchtigen, und im Falle eines starken Sturms (8-9 Punkte) machen sie den Durchgang kurzer Wellen unmöglich.

Der Einfluss magnetischer Stürme auf die menschliche Gesundheit

50-70 % der Weltbevölkerung sind den negativen Auswirkungen magnetischer Stürme ausgesetzt. Gleichzeitig wird bei manchen Menschen der Beginn der Stressreaktion 1-2 Tage vor der magnetischen Störung festgestellt, wenn Sonneneruptionen beobachtet werden. Für andere auf dem Höhepunkt oder einige Zeit nach übermäßiger geomagnetischer Aktivität.

Für Meth-Süchtige und Leidende chronische Krankheit, ist es notwendig, die Informationen über das Erdmagnetfeld eine Woche lang zu überwachen, um körperlichen und emotionalen Stress sowie alle Handlungen und Ereignisse, die zu Stress führen könnten, im Falle möglicher herannahender magnetischer Stürme zu beseitigen.

Magnetfeldmangelsyndrom

Die Schwächung des Erdmagnetfeldes in Räumen (hypogeomagnetisches Feld) entsteht durch die Gestaltungsmerkmale verschiedener Gebäude, Wandmaterialien und magnetisierter Strukturen. Beim Aufenthalt in einem Zimmer mit einem geschwächten Hausarzt sind Durchblutung, Sauerstoffversorgung und Nährstoffe auf Gewebe und Organe. Eine Schwächung des magnetischen Schildes wirkt sich auch auf das Nerven-, Herz-Kreislauf-, Hormon-, Atmungs-, Skelett- und Muskelsystem aus.

Der japanische Arzt Nakagawa „taufte“ dieses Phänomen „menschliches Magnetfeldmangelsyndrom“. In seiner Bedeutung kann dieses Konzept durchaus mit einem Mangel an Vitaminen und Mineralstoffen konkurrieren.

Die Hauptsymptome, die auf das Vorliegen dieses Syndroms hinweisen, sind:

  • erhöhte Müdigkeit;
  • verminderte Leistung;
  • Schlaflosigkeit;
  • Kopf- und Gelenkschmerzen;
  • Hypo- und Hypertonie;
  • Störungen im Verdauungssystem;
  • Funktionsstörungen des Herz-Kreislauf-Systems.

Regelmäßige tägliche Schwankungen des Magnetfelds entstehen hauptsächlich durch Änderungen der Ströme in der Ionosphäre der Erde aufgrund von Änderungen in der Beleuchtung der Ionosphäre durch die Sonne während des Tages. Unregelmäßige Schwankungen des Magnetfelds entstehen durch den Einfluss des Flusses von Sonnenplasma (Sonnenwind) auf die Magnetosphäre der Erde, durch Veränderungen innerhalb der Magnetosphäre und durch die Wechselwirkung von Magnetosphäre und Ionosphäre.

Sonnenwind ist ein Strom ionisierter Teilchen, der von der Sonnenkorona mit einer Geschwindigkeit von 300–1200 km/s (die Geschwindigkeit des Sonnenwinds in der Nähe der Erde beträgt etwa 400 km/s) in den umgebenden Weltraum strömt. Der Sonnenwind verformt die Magnetosphären der Planeten, wodurch Polarlichter und Strahlungsgürtel der Planeten entstehen. Bei Sonneneruptionen kommt es zu einer Verstärkung des Sonnenwinds.

Eine starke Sonneneruption wird von der Emission von begleitet große Menge beschleunigte Teilchen - kosmische Sonnenstrahlung. Die energiereichsten von ihnen (108–109 eV) beginnen 10 Minuten nach dem Flare-Maximum auf der Erde anzukommen.

Ein erhöhter Fluss solarer kosmischer Strahlung in der Nähe der Erde kann mehrere Dutzend Stunden lang beobachtet werden. Das Eindringen solarer kosmischer Strahlung in die Ionosphäre polarer Breiten führt zu zusätzlicher Ionisierung und damit zu einer Verschlechterung der Funkkommunikation auf Kurzwellen.

Der Flare erzeugt eine starke Stoßwelle und schleudert eine Plasmawolke in den interplanetaren Raum. Mit einer Geschwindigkeit von über 100 km/s erreichen die Stoßwelle und die Plasmawolke die Erde in 1,5 bis 2 Tagen und verursachen starke Veränderungen im Magnetfeld, d. h. magnetischer Sturm, Verstärkung der Polarlichter, ionosphärische Störungen.

Es gibt Hinweise darauf, dass 2–4 Tage nach einem magnetischen Sturm eine merkliche Umstrukturierung des troposphärischen Druckfeldes auftritt. Dies führt zu einer erhöhten Instabilität der Atmosphäre und einer Störung der Luftzirkulation (insbesondere nimmt die Zyklonogenese zu).

Geomagnetische Aktivitätsindizes

Geomagnetische Aktivitätsindizes sollen Schwankungen im Erdmagnetfeld beschreiben, die durch unregelmäßige Ursachen verursacht werden.

K-Indizes

K-Index- Dreistündiger quasi-logarithmischer Index. K ist die Abweichung des Erdmagnetfelds vom Normalzustand über einen Zeitraum von drei Stunden. Der Index wurde 1938 von J. Bartels eingeführt und stellt Werte von 0 bis 9 für jedes Drei-Stunden-Intervall (0-3, 3-6, 6-9 usw.) der Weltzeit dar. Der K-Index erhöht sich um eins, wenn sich die Störung ungefähr verdoppelt.

Kp-Index ist ein in Deutschland eingeführter dreistündiger Planetenindex auf Basis des K-Index. Kp wird als Durchschnittswert der K-Indizes berechnet, die an 16 geomagnetischen Observatorien zwischen 44 und 60 Grad nördlicher und südlicher geomagnetischer Breite ermittelt wurden. Der Bereich liegt ebenfalls zwischen 0 und 9.

Und die Indizes

Ein Index- täglicher Index der geomagnetischen Aktivität, ermittelt als Durchschnitt von acht Drei-Stunden-Werten, gemessen in Einheiten der magnetischen Feldstärke nT - Nanotesla und charakterisiert die Variabilität des Erdmagnetfeldes an einem bestimmten Punkt im Weltraum.

IN In letzter Zeit Anstelle des Kp-Index wird häufig der Ap-Index verwendet. Der Ap-Index wird in Nanotesla gemessen.

Ap- Planetenindex, der auf der Grundlage gemittelter Daten zu A-Indizes von Stationen auf der ganzen Welt ermittelt wird. Denn magnetische Störungen äußern sich an verschiedenen Orten unterschiedlich Globus, dann gibt es für jedes Observatorium eine eigene Tabelle mit Beziehungen und Berechnungen von Indizes, die so aufgebaut ist, dass verschiedene Observatorien im Durchschnitt über einen langen Zeitraum die gleichen Indizes liefern.

Qualitativ ist der Zustand des Magnetfeldes abhängig vom Kp-Index
Kp Kp = 2, 3 - leicht gestört;
Kp = 4 - gestört;
Kp = 5, 6 - magnetischer Sturm;
Kp >= 7 – starker magnetischer Sturm.

Für das Moskauer Observatorium:

Magnetfeldvariationen [nT] 5-10 10-20 20-40 40-70 70-120 120-200 200-330 330-500 >550
K-Index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9