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.
| № | 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.
| № | 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+ |