地磁指數(shù)第一類

概念解釋

描述地磁活動的總體水平，而不考慮磁擾的具體類型。在中、低緯度地區(qū)，擾動的強(qiáng)度通常按地磁場水平強(qiáng)度的變化確定的。主要有以下幾類：

C和Ci指數(shù)

C 指數(shù)是單個地磁臺用來描述每日（有時也用于每個小時）地磁擾動強(qiáng)度的指數(shù)，分為0、1、2等3級，稱為磁情記數(shù)。各地磁臺每日記一個數(shù)。當(dāng)?shù)卮抛兓容^平緩而無顯著擾動時記為0，當(dāng)?shù)卮抛兓容^迅速而擾動幅度較大時記為2。

Ci指數(shù)是描述全球每日地磁擾動強(qiáng)度的指數(shù)，稱為國際磁情記數(shù)。各個地磁臺在同一日期所確定的記數(shù) C很可能不一致，為使每日取得一個確定的記數(shù)，以描述全球的地磁擾動強(qiáng)度，即由各個協(xié)作臺站的每日記數(shù)C求其平均值，取至一位小數(shù)，故Ci指數(shù)從0.0到2.0共分為21級。

K和Kp指數(shù)

K指數(shù)是單個地磁臺用來描述每日每個3小時內(nèi)的地磁擾動強(qiáng)度的指數(shù)，稱為三小時指數(shù)或磁情指數(shù)。1938年德國尼梅克地磁臺首先采用了這種指數(shù)。這是一種定量的分級指數(shù)，從0到9共分10級，數(shù)字越大表示地磁擾動越強(qiáng)。每日分為8個時段，00～03時為第一時段，03～06時為第2時段……，21～23時為第8時段。每個時段確定一個K值，K值大小由各個時段的純干擾變化的幅度a決定。純干擾變化的幅度就是消除了太陽靜日變化和太陰日變化之后的純屬地磁擾動的幅度。分級的辦法是按照近似的對數(shù)關(guān)系給每一級K值規(guī)定一個幅度下限amin，單位為納特（nT）。尼梅克地磁臺（地磁緯度Φ=52.2°N) K 和amin的對應(yīng)關(guān)系見表1。其中K=9的幅度下限amin⑼=500 納特是由地磁史上最強(qiáng)的一次地磁擾動的幅度確定的。這個最大的擾動幅度出現(xiàn)在1938年4月16日06～09時。

Ak和Ap指數(shù)

Ak指數(shù)是單個地磁臺描述全日的地磁擾動強(qiáng)度的指數(shù)，稱為等效日幅度。因?yàn)镵同a的關(guān)系是非線性的，所以直接采用每日的8個K值之和來描述每日的地磁擾動的強(qiáng)度是不恰當(dāng)?shù)?。因此又把每一級K轉(zhuǎn)化為一定的幅度ak，每日8個ak之平均值即為Ak指數(shù)。ak是由每一級K對應(yīng)最多的幅度ɑ確定的，稱為等效三小時幅度，亦稱ak指數(shù)。其中ɑk以2納特為單位。其他地磁臺以此表為基礎(chǔ)可按一定關(guān)系進(jìn)行K和ak的換算。

Ap指數(shù)是全球的全日地磁擾動強(qiáng)度的指數(shù)，稱為行星性等效日幅度。同理又把每一級Kp轉(zhuǎn)化為一定的幅度ap，稱為行星性等效三小時幅度，亦稱ɑp指數(shù)。

U和U1指數(shù)

描述全球每月和每年的地磁擾動強(qiáng)度的指數(shù)。主要是反映磁暴對地磁場的影響?！指數(shù)是地磁赤道處地磁場水平強(qiáng)度日均值的逐日差在一個月或一年內(nèi)的平均值，單位取為納特，并取系數(shù)為0.1，以使U 的數(shù)值在1附近。

U1指數(shù)是U指數(shù)的改進(jìn)。根據(jù)實(shí)用經(jīng)驗(yàn)曾把U改進(jìn)為U1，二者的對應(yīng)關(guān)系見表7?！?i>U和U1可同時采用。

地磁指數(shù) geomagnetic indices

描述每一時間段內(nèi)地磁擾動強(qiáng)度的一種分級指標(biāo)，或某類磁擾（見地球變化磁場）強(qiáng)度的一種物理量。時間段均按世界時劃分。地磁指數(shù)可以分為兩類。

第二類地磁指數(shù)概念：全球赤道H分量擾動的瞬時平均值。

Dst指數(shù)

在中低緯度的測站使用的地磁指數(shù)稱之為Dst 指數(shù)。這個指數(shù)每小時量測一次，最主要是量測地磁水平分量的強(qiáng)度變化。由于在磁赤道附近的磁場強(qiáng)度主要是受到環(huán)型電流影響，因此所量測到的Dst 指數(shù)也可以用來估算環(huán)型電流的變化量。這種指數(shù)主要是為了描述環(huán)電流擾動場DR的強(qiáng)度，亦即描述DR環(huán)電流的強(qiáng)度。

AU、AL及AE指數(shù)

描述極區(qū)磁亞暴強(qiáng)度即描述極光帶電急流強(qiáng)度（見地球變化磁場）的指數(shù)。這些指數(shù)的數(shù)值，由均勻分布在極光帶附近各個地磁臺的每個小時內(nèi)水平強(qiáng)度變化來決定（應(yīng)消除平均的平靜變化），水平強(qiáng)度的單位為納特。

AU指數(shù)是在這些臺站中每個小時內(nèi)的最大正變化。正變化出現(xiàn)在午后和傍晚，因此，AU指數(shù)反映了東向的極光帶電急流的強(qiáng)度。

AL指數(shù)是在這些臺站中每個小時內(nèi)的最大負(fù)變化。負(fù)變化出現(xiàn)在夜間和早晨，因此，AL指數(shù)反映了西向的極光帶電急流的強(qiáng)度。

AE指數(shù)是每個小時內(nèi)最大正變化同最大負(fù)變化的絕對值之和。

全球共同采用的磁靜日和磁擾日。由國際地磁指數(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)根據(jù)每日8個Kp之和、平方和、最大值Kpmax三者的平均值來確定各日的靜擾程度，并且選定國際地磁靜擾日。國際磁靜日為每月5個地磁擾動最小的日期。此外，每月確定5個地磁擾動次小的日期為一般磁靜日。國際磁擾日為每月5個地磁擾動最大的日期。從國際地磁靜、擾日的選定方法可知，國際磁靜日和國際磁擾日的選定標(biāo)準(zhǔn)不是絕對的，不同月份的國際磁靜日或國際磁擾日之間的地磁擾動程度可能相差很大，這完全取決于每個月份出現(xiàn)的地磁擾動狀況。

磁暴 (Magnetic storm) 當(dāng)?shù)厍虼艌鰪?qiáng)度發(fā)生劇烈變化時，便稱之為磁暴。當(dāng)有磁暴發(fā)生時，在前面所述指數(shù)都會有著明顯變化，但若要討論整個完整的磁暴過程，科學(xué)家多半是利用Dst 指數(shù)的變化做為依據(jù)，來說明磁暴發(fā)生的各個階段以及區(qū)分磁暴的大小。在磁暴發(fā)生的過程中，由于自太陽表面送出的高能與高速粒子傳播至地球，地球磁層受到太陽風(fēng)粒子的吹拂擠壓而內(nèi)縮。由于磁場強(qiáng)度與半徑的三次方成反比，因此使得地球磁場會有些微的增強(qiáng)。故從Dst index隨時間變化，會先看到磁場強(qiáng)度有些微增強(qiáng)，稱為急始（storm sudden commencement,SSC）。隨著高能粒子數(shù)目增多，自東向西環(huán)形電流強(qiáng)度增強(qiáng)，因?yàn)榇穗娏鳟a(chǎn)生的磁場和地磁反向，所以Dst Index下降，此即稱為初相（initial phase）。緊接著會看到地磁指數(shù)會持續(xù)向下減少至最低點(diǎn)，稱為主相（main phase）。而由最低點(diǎn)回到穩(wěn)定狀態(tài)的過程則稱為恢復(fù)相(recover phase）。