Skip to main content
search
0
Изучение

Что такое Kp-индекс и другие индексы геомагнитной активности

By 28 ноября, 2022No Comments

Индексы геомагнитной активности

Для количественного измерения геомагнитной активности, возникающей в результате воздействия солнечного ветра на Землю, используются различные индексы. Индексы основаны на результатах измерений приборами — магнитометрами, приборы установлены в магнитных обсерваториях, имеют очень высокую чувствительность к колебаниям магнитного поля Земли, измерения представлены в нанотеслах(нТл, nTl). На основе существования индексов создаются прогнозы геомагнитной активности, которые широко публикуются на различных сайтах и в мобильных приложениях.

Индексы делятся на три группы:

  • Локальные индексы(точка измерений), по результатам данных с одной точки измерения: С, К индексы.
  • Планетарные индексы(совокупность по точкам измерений), по результатам совокупных измерений: Кp, ар, Ар, аm, Am, aa, Aa.
  • Индексы по источникам возмущений: Dst, AЕ, РС.

Данные магнитометра расположенного в городе Кево, Финлядия, 69 градус северной широты.

K индекс

К индекс — индекс геомагнитной активности измеряемый в том месте, где установлен прибор — магнитометр. Индекс изменяется в зависимости от отклонений возмущения более неустойчивой горизонтальной компоненты поля и вычисляется в совокупности показателей на каждые три часа, начиная с 00 до 03, затем с 03 до 06, и так далее, всего на 8 временных отрезков. Минимальное значение индекса равно нулю, что означает спокойное магнитное поле, максимальное значение равно 9, что означает, что на Земле действовала экстремальная магнитная буря. Амплитуда показателей для составления индекса зависит от геомагнитной широты наблюдения.

Верхний предел амплитуды для балла К=0 получается путем умножения нижнего предела амплитуды балла К=9 на коэффициент 0,01. Верхние пределы амплитуд от 1 до 7 баллов получаются путем умножения верхнего предела амплитуды балла К=0 на множители: 2, 4, 8, 16, 24, 40, 64, соответственно.

Таким образом, К-шкала является квазилогарифмической, т. е. возрастание К с 8 (от нижнего предела амплитуды) до 9 баллов означает гораздо большее увеличение возмущения, чем возрастание К с 1 до 2 баллов. Каждая обсерватория, публикуя данные по К индексу, обязательно указывает нижний предел для К=9.

Для вычисления индекса берется изменение магнитного поля за трехчасовой интервал, из него вычитается регулярная часть, определяемая по спокойным дням, и полученная величина переводится в К индекс, каждая обсерватория имеет свою таблицу с корректирующими данными.

Kp индекс

Kp индекс — усредненное значение для каждых трех часов в сутках, всего 8 временных отрезков, с 00 до 03, с 03 до 06 и так далее, строится на основе сандартизированных измерений двух горизонтальных компонент геомагнитного поля, наблюдаемых в 13 магнитных обсерваториях, расположенных в субавроральной зоне между 48 и 63 градусами северной и южной широт. Учитывается и локальное время каждой из станций измерения.

Магнитные обсерватории, по данным которых определяется Kp индекс

IAGA Code Город Страна Широта Долгота K=9 (nT)
1 LER Lerwick Scotland 60° 08′ 358° 49′ 1000
2 MEA Meanook Canada 54° 37′ 246° 40′ 1500
3 SIT Sitka Alaska 57° 03′ 224° 40′ 1000
4 ESK Eskdalemuir Scotland 55° 19′ 356° 48′ 750
5 UPS Uppsala Sweden 59° 54′ 17° 21′ 600
6 OTT Ottawa Canada 45° 24′ 284° 27′ 750
7 BFE Brorfelde Denmark 55° 37′ 11° 40′ 600
8 HAD Hartland England 50° 58′ 355° 31′ 500
9 WNG Wingst Germany 53° 45′ 9° 04′ 500
10 NGK Niemegk Germany 52° 04′ 12° 41′ 500
11 FRD Fredericksburg USA 38° 12′ 282° 38′ 500
12 CNB Canberra Australia -35° 18′ 149° 00′ 450
13 EYR Eyrewell New Zealand -43° 25′ 172° 21′ 450

Kp индексы имеют разный статус — прогнозируемый, предварительный и окончательный. Окончаельный Kp индекс и другие, связанные с ним индексы, определяются в Adolf Schmidt geomagnetic Observatory, Niemegk  Helmholtz Centre Potsdam GFZ German Research Centre for Geosciences и могут быть скорректирован в течение нескольких недель.
На сайтах с прогнозами указывается именно прогнозируемый индекс Kp, по которому нельзя определить итоговую геомагнитную активность, а так же яркость, продолжительность и цветность северного сияния, но все же иногда существует некоторая взаимосвязь.

Предварительные индексы так же доступны на разных ресурсах.

Для предварительных индексов используются значения в диапазоне от 0 до 9, для окончательных индексов используется 28 трехзначных, дробных значений, что позволяет определить индекс с точностью до 1/3:

 

K индекс Kp G линейка Уровень активности
0o 0,00 G0 Quiet / Тихий
0+ 0,33 G0 Quiet / Тихий
1- 0,67 G0 Quiet / Тихий
1o 1,00 G0 Quiet / Тихий
1+ 1,33 G0 Quiet / Тихий
2- 1,67 G0 Quiet / Тихий
2o 2,00 G0 Quiet / Тихий
2+ 2,33 G0 Quiet / Тихий
3- 2,67 G0 Unsettled / Усиленный
3o 3,00 G0 Unsettled / Усиленный
3+ 3,33 G0 Unsettled / Усиленный
4- 3,67 G0 Active / Активный
4o 4,00 G0 Active / Активный
4+ 4,33 G0 Active / Активный
5- 4,67 G1 Minor / Слабая буря
5o 5,00 G1 Minor / Слабая буря
5+ 5,33 G1 Minor / Слабая буря
6- 5,67 G2 Moderate / Средняя буря
6o 6,00 G2 Moderate / Средняя буря
6+ 6,33 G2 Moderate / Средняя буря
7- 6,67 G3 Strong / Сильная буря
7o 7,00 G3 Strong / Сильная буря
7+ 7,33 G3 Strong / Сильная буря
8- 7,67 G4 Severe / Мощная буря
8o 8,00 G4 Severe / Мощная буря
8+ 8,33 G4 Severe / Мощная буря
9- 8,67 G4 Severe / Мощная буря
9o 9,00 G5 Extreme / Экстремальная буря

Ap индекс

ap индекс вычисляется по значениям Kp индекса и представляет изменение наиболее возмущенного элемента магнитного поля D или H в трехчасовом интервале времени на среднеширотных станциях. ар индекс называют планетарной амплитудой в трехчасовом интервале.
ар индекс изменяется в интервале от 0 до 400 и представляет значения Kp, преобразованные к линейной шкале в нанотеслах (нТл), которая показывает эквивалентное возмущение амплитуды на станции, которое при K=9 имеет нижний предел в 400 нТл.

Ар индекс получается осреднением восьми значений ар за день и поэтому является эквивалентной среднесуточной планетарной амплитудой возмущения магнитного поля Земли с линейной шкалой. Определяется Ар в нанотеслах в интервале значений от 0 до 280 нТл.

 

Dst индекс

Dst индекс геомагнитной активности в низких широтах был введен как мера изменения поля из-за кольцевых токов, возникающих в магнитосфере во время магнитных бурь (Disturbance storm-time). На земной поверхности влияние кольцевых токов сказывается в уменьшении горизонтальной Н составляющей магнитного поля с максимальным уменьшением в низких широтах.
Вычисляется Dst индекс в виде средней величины в часовом диапазоне на основе отклонений горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли, отсчитываемого от спокойного уровня, определенная по данным четырех обсерваторий, находящихся в низких широтах и равномерно распределенных по долготе.

Магнитные обсерватории, по данным которых определяется Dst индекс

IAGA Code Обсерватория Координаты геомагнитная широта, °
Широта. °N Долгота. °E
1 HER Hermanus -34.40 19.22 -33.3
2 KAK Kakioka 36.23 140.18 26.0
3 HON Honolulu 21.30 201.90 21.0
4 SJG San Juan 18.38 293.88 29.9

В магнитоспокойные дни величина Dst лежит в пределах ± 20 нТл, во время магнитных бурь она достигает больших отрицательных значений до − 450 нТл.

Геомагнитные широты

Города России

Индексы магнитной активности достаточные для наблюдений северного сияния по городам России

68.9 Мурманск Высокая широта Kp1-
64.5 Архангельск Высокая широта Kp3+
69.3 Норильск Высокая широта Kp3o
67.4 Воркута Высокая широта Kp3o
66.0 Новый Уренгой Средняя широта Kp4+
61.7 Петрозаводск Средняя широта Kp4o
60.0 Санкт-Петербург Средняя широта Kp5-
61.6 Сыктывкар Средняя широта Kp5+
61.2 Сургут Средняя широта Kp6+
62.0 Якутск Средняя широта Kp6+
57.6 Ярославль Средняя широта Kp6+
55.0 Москва Средняя широта Kp7+
58.0 Пермь Средняя широта Kp7+
55.7 Казань Средняя широта Kp8o
56.8 Екатеринбург Средняя широта Kp8o
55.7 Иркутск Низкая широта Kp9+
56.0 Красноярск Низкая широта Kp9+
55.0 Новосибирск Низкая широта Kp9+
43.0 Владивосток Низкая широта Kp9+