Разделы сайта
Выбор редакции:
- Рыбные блюда в русской кухне
- Карачаевская кухня Карачаевские национальные блюда
- Гороскоп на год для водных знаков
- Островский "Гроза": описание, герои, анализ произведения
- Томас Пейн и его влияние на американскую революцию
- Королевство вестготов в испании
- Уединенный храм (церковь Усекновения главы Иоанна Предтечи) в Коломенском-Дьяково
- Николая Чудотворца у Соломенной Сторожки
- Постный гороховый суп: рецепты и особенности приготовления Гороховый суп рецепт постный с картошкой
- Шейка свиная в духовке целым куском: лучшие рецепты приготовленияP
Реклама
Kp индекс геомагнитной активности. Основные факторы космической погоды. Взаимосвязь солнечной и геомагнитной активности – современные тенденции |
Индексы геомагнитной активности являются количественной мерой геомагнитной активности и
предназначены для описания вариаций магнитного поля Земли, вызванных воздействием потока
солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, изменениями внутри магнитосферы
и взаимодействием магнитосферы и ионосферы. Каждый из индексов вычисляется по результатам измерений и характеризует только часть сложной картины солнечной и геомагнитной активности. Существующие индексы геомагнитной активности можно условно разделить на три группы. К первой группе можно отнести локальные индексы, вычисленные по данным одной обсерватории и говорящие о величине локальной по территории геомагнитной возмущенности: С, К индексы. Ко второй группе можно отнести индексы, характеризующие геомагнитную активность на всей Земле. Это так называемые планетарные индексы: Кp, ар, Ар, аm, Am, aa, Aa . В третью группу входят индексы, отражающие интенсивность магнитной возмущенности от вполне определенного источника: Dst, AЕ, РС . Все индексы геомагнитной активности, перечисленные выше, вычисляются и публикуются по всемирному времени UT. Международная ассоциация геомагнетизма и аэрономии - МАГА (International Association of geomagnetism and Aeronomy – IAGA ) официально признает индексы aa, am, Kp, Dst, PC и AE . Более подробная информация об индексах МАГА доступна на сайте Международной службы геомагнитных индексов (International Service of geomagnetic Indices – ISGI ). am, an, as индексыТрехчасовые am, an, as индексы представляют собой амплитуды возмущения, определяемые по значениям К 5. Sugiura M. Hourly values of equatorial Dst for the IGY, Ann. Int. Geophys. Year, 35, 9-45, Pergamon Press, Oxford, 1964.6. Sugiura M. and D.J.Poros. Hourly values of equatorial Dst for years 1957 to 1970, Rep. X-645-71-278, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, 1971. 7. Crooker N.C. High-time resolution of the low-latitude asymmetric disturbance in the geomagnetic field. J. Geophys Res. 77, 773-775, 1972. 8. Clauer C.R. and R.L.McPherron. The relative importance of the interplanetary electric field and magnetospheric substorms on the partial ring current development, J. Geophys. Res., 85, 6747-6759, 1980. 9. Troshichev O.A., Andrezen V.G. The relationship between interplanetary quantities and magnetic activity in the southern polar cap. Planet Space Sci. 1985. 33. 415. 10. Troshichev O.A., Andrezen V.G., Vennerstrom S., Friis-Christensen E. Magnetic activity in the polar cap – A new index. Planet. Space Sci. 1988. 36. 1095. Литература, использованная при подготовке данного описания геомагнитнх индексов1. Яновский Б.М. Земной магнетизм. Л.: Издательство Ленинградского университета, 1978. 592 с.2. Заболотная Н.А. Индексы геомагнитной активности. М.: Гидрометеоиздат, 1977. 59 с. 3. Дубов Э.Е. Индексы солнечной и геомагнитной активностии. Материалы Мирового центра данных Б. М.: Междуведомственный геофизический комитет при Президиуме АН СССР, 1982. 35 с. 4. Солнечная и солнечно-земная физика. Иллюстрированный словарь терминов. Под ред. А.Бруцека и Ш.Дюрана. М.: Мир, 1980. 254 с.
Солнечные космические лучи (СКЛ)Образовавшиеся во вспышках энергичные частицы − протоны, электроны, ядра − после
взаимодействия с межпланетной средой могут достичь орбиты Земли. Принято
считать, что наибольший вклад в суммарную дозу вносят солнечные протоны с
энергией 20-500 МэВ. Максимальный поток протонов с энергией выше 100 МэВ от
мощной вспышки 23 февраля 1956 г. составил 5000 частиц на см -2 с -1 . СКЛ как основной источник радиационной опасности в ОКППотоки солнечных космических лучей значительно повышают уровень радиационной
опасности для космонавтов, а также экипажей и пассажиров высотных самолетов на
полярных трассах; приводят к потерям спутников и выходу из строя аппаратуры,
используемой на космических объектах. О вреде, который радиация наносит живым
существам достаточно хорошо известно (подробнее см. материалы к теме "Как
космическая погода влияет на нашу жизнь?"), но кроме того большая доза облучения
может выводить из строя и электронное оборудование, установленное на космических
аппаратах (см. подробнее лекцию 4 и материалы к темам по воздействию внешней
среды на космические аппараты, их элементы и материалы). На рисунке для сравнения приведены фотографии Солнца, сделанные прибором EIT (SOHO), сделанные до (07:06 UT 28/10/2003) и после мощной вспышки на Солнце, произошедшей около 11:00 UT 28/10/2003, после которой в ОКП потоки протонов с энергиями 40-80 МэВ возросли почти на 4 порядка. По количеству "снега" на правом рисунке видно, насколько регистрирующая матрица прибора повреждена потоками вспышечных частиц. Влияние возрастаний потоков СКЛ на озоновый слой ЗемлиПоскольку источниками окислов азота и водорода, содержанием которых в средней атмосфере определяется количество озона, могут являться и высокоэнергичные частицы (протоны и электроны) СКЛ, их влияние должно быть учтено при фотохимическом моделировании и интерпретации данных наблюдений в моменты солнечных протонных событий или сильных геомагнитных возмущений. Солнечные протонные событияРоль 11-летней вариаций ГКЛ при оценке радиационной безопасности долговременных космических полетовПри оценке радиационной безопасности длительных космических полетов (таких, например, как планируемая экспедиция на Марс) становится необходимым учет вклада в радиационную дозу галактических космических лучей (ГКЛ) (подробнее смотри лекцию 4). Кроме того, для протонов с энергией выше 1000 МэВ величина потоков ГКЛ и СКЛ становится сравнимой. При рассмотрении различных явлений на Солнце и в гелиосфере на временных интервалах длиною в несколько десятилетий и более определяющим их фактором является 11-летняя и 22-летняя цикличность солнечного процесса. Как видно из рисунка, интенсивность ГКЛ меняется в противофазе с числом Вольфа. Это весьма важно, поскольку в минимуме СА межпланетная среда возмущена слабо, а потоки ГКЛ максимальны. Имея высокую степень ионизации и будучи всепроникающими, в периоды минимума СА ГКЛ определяют дозовые нагрузки на человека в космических и авиационных полетах. Однако процессы солнечной модуляции оказываются довольно сложными и не сводятся только к антикорреляции с числом Вольфа. .
Солнечные электроныСолнечные электроны высоких энергий могут вызвать объёмную ионизацию КА, а также выступать в качестве «электронов-киллеров» для микросхем, установленных на космических аппаратах. Из-за потоков СКЛ нарушается коротковолновая связь в приполярных районах и возникают сбои в навигационных системах. Магнитосферные бури и суббуриДругими важными следствиями проявления солнечной активности, влияющими на
состояние околоземного пространства, являются магнитные
бури
– сильные (десятки и
сотни нТл) изменения горизонтальной составляющей геомагнитного поля, измеренного
на поверхности Земли на низких широтах. Магнитосферная
буря
– это совокупность
процессов, происходящих в магнитосфере Земли во время магнитной бури, когда
происходит сильное поджатие границы магнитосферы с дневной стороны, другие
значительные деформации структуры магнитосферы, формируется кольцевой ток
энергичных частиц во внутренней магнитосфере . Геомагнитные индексы – Dst, AL, AU, AEЧисленной характеристикой, отражающей геомагнитные возмущения, являются
различные геомагнитные индексы – Dst, Kp, Ap, AA и другие.
Кр, Ар, АА индексыИндекс геомагнитной активности Кр рассчитывают
каждые три часа по измерениям магнитного поля на нескольких станциях,
расположенных в различных частях Земли. Он имеет уровни от 0 до 9, каждому
следующему уровню шкалы соответствуют вариации в 1,6-2 раза большие предыдущего.
Сильным магнитным бурям соответствуют уровни Кр больше 4. Так называемые
супербури с Кр =
9 случаются достаточно редко. Наряду с Кр используют также индекс Ар,
равный средней амплитуде вариаций геомагнитного поля по земному шару за сутки.
Он измеряется в нанотеслах (земное поле равно примерно Комплексное влияние СКЛ и бурь на космическую погоду за счет проникновения СКЛ в магнитосферу Земли во время магнитных бурьС точки зрения радиационной опасности, которую несут потоки СКЛ для высокоширотных участков орбит КА типа МКС, необходимо учитывать не только интенсивность событий СКЛ, но и границы их проникновения в магнитосферу Земли (см. подробнее лекцию 4.). Причем, как видно из приведенного рисунка, СКЛ проникают достаточно глубоко даже для небольших по амплитуде (-100 нТ и меньше) магнитных бурь. Оценка радиационной опасности в высокоширотных областях траектории МКС по данным низкоорбитальных полярных спутниковОценки доз радиации в высокоширотных областях траектории МКС, полученные на основании данных о спектрах и границах проникновения СКЛ в магнитосферу Земли по данным ИСЗ «Университетский-Татьяна» во время солнечных вспышек и магнитных бурь сентября 2005 года, были сопоставлены с дозами, экспериментально измеренными на МКС в высокоширотных областях. Из приведенных рисунков хорошо видно, что расчетные и экспериментальные значения согласуются, что говорит о возможности оценки радиационных доз на разных орбитах по данным низковысотных полярных спутников.
Магнитные бури как причина нарушения радиосвязиМагнитные бури приводят к сильным возмущениям в ионосфере, которые в свою очередь, отрицательно сказываются на состояния радиоэфира . В приполярных районах и зонах аврорального овала ионосфера связана с наиболее динамичными областями магнитосферы и поэтому наиболее чувствительна к таким воздействиям. Магнитные бури в высоких широтах могут практически полностью блокировать радиоэфир на несколько суток. При этом страдают и другие сферы деятельности, например, авиасообщение . Другим негативным эффектом, связанным с геомагнитными бурями, является потеря ориентации ИСЗ, навигация которых осуществляется по геомагнитному полю, испытывающем во время бури сильные возмущенния . Естественно, что во время геомагнитных возмущений возникают проблемы и с радиолокацией. Влияние магнитных бурь на функционирование телеграфных линий и линий электропередач, трубопроводов, железных дорогВариации геомагнитного поля, возникающие во время магнитных бурь в полярных и
авроральных широтах (согласно известному закону электромагнитной индукции),
генерируют вторичные электрические токи в проводящих слоях литосферы Земли, в
соленой воде и в искусственных проводниках. Наводимая разность потенциалов
невелика и составляет примерно несколько вольт на километр, но в протяженных
проводниках с низким сопротивлением − линиях
связи и электропередач (ЛЭП), трубопроводах, рельсах железных дорог
−
полная сила индуцированных токов может достигать десятков и сотен ампер. Примеры воздействия магнитных бурь на функционирование линий электропередачКрупная авария, произошедшая во время сильнейшей магнитной бури 1989 года в энергетической сети Канады, наглядно продемонстрировала опасность магнитных бурь для ЛЭП. Исследования показали, что причиной аварии стали трансформаторы. Дело в том, что постоянная составляющая тока вводит трансформатор в неоптимальный режим работы с избыточным магнитным насыщением сердечника. Это приводит к избыточному поглощению энергии, перегреву обмоток и, в конце концов, к аварии всей системы. Последовавший анализ работоспособности всех энергетических установок Северной Америки выявил статистическую зависимость между количеством сбоев в зонах повышенного риска и уровнем геомагнитной активности . Влияние магнитных бурь на состояние здоровья людейВ настоящее время имеются результаты медицинских исследований, доказывающих
наличие реакции человека на геомагнитные возмущения. Данные исследования
показывают, что существует достаточно большая категория людей, на которых
магнитные бури действуют отрицательно: активность человека затормаживается,
притупляется внимание, обостряются хронические заболевания. Следует отметить,
что исследования воздействия геомагнитных возмущений на здоровье человека еще
только начинаются, и результаты их достаточно спорны и противоречивы (подробнее
см. материалы к теме "Как космическая погода влияет на нашу жизнь?"). Ионосферные суббури как фактор космической погодыСуббури являются мощным источником электронов
во внешней магнитосфере
. Сильно возрастают потоки низкоэнергичных
электронов, что приводит к существенному усилению электризации
КА
(подробнее см.
материалы по теме "Электризация космических аппаратов"). Во время сильной суббуревой активности на несколько порядков возрастают потоки электронов во
внешнем радиационном поясе Земли (РПЗ), что представляет серьезную опасность для
ИСЗ, орбиты которых пересекают эту область, поскольку внутри КА накапливается
достаточно большой объемный
заряд, приводящий к выходу из строя бортовой электроники
. В качестве
примера можно привести проблемы с работой электронных приборов на ИСЗ Equator-S,
Роlаг и Сalaxy-4, которые возникли на фоне длительной суббуревой активности и,
как следствие, очень высоких потоков релятивистских электронов во внешней
магнитосфере в мае 1998 г. . Взаимосвязь солнечной и геомагнитной активности – современные тенденцииВ некоторых современных работах, посвященных проблеме космическое погоды и
космического климата, высказывается мысль о необходимости разделения солнечной и
геомагнитной активности .
На рисунке показано различие между среднемесячными значениями солнечных пятен,
традиционно считающимися показателем СА (красный), и АА-индекса (синий),
показывающим уровень геомагнитной активности. Из рисунка видно, что совпадение
наблюдается далеко не для всех циклов СА. Ионизующее электромагнитное излучение солнечных вспышекВ качестве еще одного важного фактора космической погоды следует отдельно
отметить ионизующее электромагнитное излучение (ИЭИ) солнечных вспышек. В
спокойное время ИЭИ практически полностью поглощается на больших высотах,
вызывая ионизацию атомов воздуха. Во время солнечных вспышек потоки ИЭИ от
Солнца возрастают на несколько порядков, что приводит к разогреву
и дополнительной
ионизации верхней атмосферы. Поглощение коротковолнового радиоизлучения
Поглощение коротковолнового радиоизлучения
является
результатом того, что приход ионизующего электромагнитного излучения − УФ и
рентгеновского излучения солнечных вспышек вызывает дополнительную ионизацию
верхней атмосферы (см. подробнее в материалах по теме "Транзиентные световые
явления в верхней атмосфере Земли"). Это приводит к ухудшению или даже полному
прекращению радиосвязи на освещенной стороне Земли в течение несколько часов
} |
Читайте: |
---|
Новое
- Карачаевская кухня Карачаевские национальные блюда
- Гороскоп на год для водных знаков
- Островский "Гроза": описание, герои, анализ произведения
- Томас Пейн и его влияние на американскую революцию
- Королевство вестготов в испании
- Уединенный храм (церковь Усекновения главы Иоанна Предтечи) в Коломенском-Дьяково
- Николая Чудотворца у Соломенной Сторожки
- Постный гороховый суп: рецепты и особенности приготовления Гороховый суп рецепт постный с картошкой
- Шейка свиная в духовке целым куском: лучшие рецепты приготовленияP
- Как приготовить тонкие блины на молоке