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地磁变化与指数
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地磁变化与指数
2010-05-05 11:23
在地球上的某一个位置纪录地球磁场变化，可以观察地球磁场会有日变化、季节变化以及随着太阳活动强弱的变化现象。

这些在地表所量测到的磁场变化最主要来自两个部分：

(1)外界因素所产生的电流系统作用；

(2)地球本身产生的感应电流。

如果磁场随时间的变化不是很明显时，称之为宁静日(quiet day)，反之则称为扰乱日(disturbed day)。

当地球磁场产生扰动现象时，为了能够表达扰动的程度，因此在观测上建立了几种地磁指数。每一个测站会有本身所观测到的当地指数，整合世界上的各个观测站的结果后，就可公告出世界指数。

在这些指数中，K指数和KP指数主要是在高纬度进行量测，而DST指数则是在低纬度所量测到的地磁变化。

当地球磁场受到外在因素作用而发生剧烈变化时，便称之为磁暴。磁暴的发生可能会影响到地球电离层中的电子浓度分布，进一步影响到通讯与定位设施。因此，地磁指数的观测对太空生活与人类生活而言亦是相当重要的部分。

K 指数
K index是用来描述在三小时内的观测中磁场变化的程度。以世界标准时(universal time, UT)为基准，每三个小时观测一次地磁变化的程度，再依照各个测站本身的标准订出0-9不同的变化程度，见下表。由于是以每一个测站本身的观测为基准，因此可能会出K index的数值相同，但是其实地磁变化的程度并不一样。         

其中，R为磁场变化幅度，单位为纳特，上表是N52°04´ E12°40´的对照表。

Kp 指数
为了避免K index造成使用者的混淆，因此又发展出Kp index。在这个指数中，整合了地磁纬度在南北纬48°-63°之间的12个观测站，将各个观测站所观测到的地磁扰动程度重新划分成00, 0+, 1-, 10, 1+, …, 9-, 90一共28个等级，但这个指数最主要仍只针对高纬度地区。

Ap 指数
K和Kp index都是每三个小时的观测结果，如果需要每天的地磁变化情形，最简单的方法就是把每三个小时的数值相加起来代表那一天的地磁变化。但由于K指数是采取指数变化，因此直接将数值相加并不恰当，因此又发展出能够与Kp index相对应的Ap index见下表。因此每天所观测到的八个Kp index就可以分别对应到八个Ap index，再将这八个Ap index加以平均，便可以获得足以代表这一天地磁变化的Ap index。         

Dst 指数
前面所提及的地磁参数多半都是在高纬度地区量测，而在中低纬度的测站则多会使用另外一种地磁指数称之为Dst index。这个指数每小时量测一次，最主要是量测地磁水平分量的强度变化。由于在磁赤道附近的磁场强度主要是受到环型电流影响，因此所量测到的Dst index也可以用来估算环型电流的变化量。

磁暴
磁暴 (Magnetic storm) 当地球磁场强度发生剧烈变化时，便称之为磁暴。

当有磁暴发生时，在前面所述指数都会有着明显变化，但若要讨论整个完整的磁暴过程，科学家多半是利用Dst index的变化做为依据，来说明磁暴发生的各个阶段以及区分磁暴的大小。在磁暴发生的过程中，由于自太阳表面送出的高能与高速粒子传播至地球，地球磁层受到太阳风粒子的吹拂挤压而内缩。由于磁场强度与半径的三次方成反比，因此使得地球磁场会有些微的增强。故从Dst index随时间变化，会先看到磁场强度有些微增强，称为急始(storm sudden commencement, SSC)。随着高能粒子数目增多，自东向西环形电流强度增强，因为此电流产生的磁场和地磁反向，所以Dst Index下降，此即称为初相(initial phase)。紧接着会看到地磁指数会持续向下减少至最低点，称为主相(main phase)。而由最低点回到稳定状态的过程则称为恢复相(recover phase)，见下图。
               
        除了以上太阳活动影响之外，对地磁场影响比较大的就是地球本身的活动，关于地球活动的影响将在后面再做分析探讨。

指数预报网

http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dst_realtime/index.html
http://www.spaceweather.gov.cn/Dst.jsp
http://www.cserf.ac.cn/modules/forecast/forecastDst.php
http://roma2.rm.ingv.it/en/theme ... ndices/27/dst_index