地磁學(xué)第五六章

二、、Sq場(chǎng)的成因及電流體系１、高空電離層的渦旋電流體系，南北半球各一個(gè)，白天夜間各一個(gè)，共4個(gè)。北半球逆時(shí)針流動(dòng)，南半球順時(shí)針流動(dòng)。２、可有Sqx,Sqy,Sqz畫出矢量圖定性解釋，主要結(jié)合分布規(guī)律合成。３、高空電流體系相對(duì)不動(dòng)，地球繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，形成周期變化。５.2調(diào)和分析一、調(diào)和分析的目的和意義１、模擬地磁場(chǎng)的平靜變化，建立Sq場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型；２、從理論上研究Sq場(chǎng)的變化規(guī)律和成因。二、調(diào)和分析方法：１、周期／和非周期函數(shù)的Fouier級(jí)數(shù)展開；２、利用實(shí)測(cè)值確定富氏系數(shù)，建立模式，模擬Sq.５.３太陰日變化（略）５.4電離層分析（略）１、電離層的結(jié)構(gòu)：２、可以通過測(cè)量磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，對(duì)電離層進(jìn)行分類和推導(dǎo)其導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)。3、Sq場(chǎng)電流體系來自E層，平均120km第六章地磁場(chǎng)的擾動(dòng)變化6.1磁暴6.2磁擾6.3地磁脈動(dòng)6.4磁層和輻射帶6.1磁暴全球性的地磁現(xiàn)象，是全球同時(shí)發(fā)生的強(qiáng)烈地磁干擾，磁情指數(shù)K>=5

（K:各個(gè)地磁臺(tái)站用來描述每三個(gè)小時(shí)段內(nèi)地磁場(chǎng)擾動(dòng)強(qiáng)度的指數(shù),從0到9分為十級(jí)；K<3被認(rèn)為是無擾動(dòng)或微擾）二、磁暴的特征全球性同時(shí)性水平分量變化最強(qiáng)烈，特征明顯一.什么是磁暴1、總體特征：2、磁暴的時(shí)間規(guī)律

磁暴的時(shí)間分布具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性重現(xiàn)性---------27天太陽(yáng)周變化---11年季節(jié)分布------

春秋>冬夏各小時(shí)的變化3、磁暴的空間分布規(guī)律磁暴的緯度差異高緯：擾動(dòng)成分較多，幅度較大，形態(tài)很不規(guī)則

中低緯：擾動(dòng)成分較少，幅度較小，形態(tài)較規(guī)則

（注：磁暴發(fā)生時(shí)，各個(gè)地磁要素中，以水平分量變化最為激烈。尤以中低緯度地區(qū)的水平分量幅度最大、形態(tài)最清楚，故常中低緯地區(qū)的水平分量變化形態(tài)來研究磁暴的形態(tài)特征）三、磁暴的形態(tài)從磁強(qiáng)的變化上分：急始磁暴緩始磁暴它們的共同點(diǎn)：初相主相恢復(fù)相急始磁暴(2002.04.18)緩始磁暴(2002.09.05)四、磁暴的分類按磁情指數(shù)K分類

K=5：小磁暴

K=6、7：中等磁暴

K=8、9：強(qiáng)磁暴按磁暴的形態(tài)分類急始磁暴緩始磁暴按重現(xiàn)性分重現(xiàn)磁暴

非重現(xiàn)磁暴絕大多數(shù)反映太陽(yáng)粒子流的物理性質(zhì)差異反映太陽(yáng)粒子流的根本差別五、磁暴的成因磁暴的經(jīng)典理論—DCF場(chǎng)、DR場(chǎng)1931年卡普曼和費(fèi)拉羅提出

DCF場(chǎng)粒子流在射向地球的運(yùn)動(dòng)過程中由于地磁場(chǎng)的作用，表面產(chǎn)生感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁暴初期，DCF場(chǎng)使地面上的水平分量增加，是形成磁暴初相的主要原因DR場(chǎng)理論DR場(chǎng)：環(huán)電流擾動(dòng)場(chǎng)高能太陽(yáng)風(fēng)中的部分粒子闖入磁層后，在地磁場(chǎng)的作用下發(fā)生漂移，產(chǎn)生了一個(gè)自東向西的環(huán)電流，此電流的磁場(chǎng)就是DR場(chǎng)。太陽(yáng)風(fēng)不斷吹來，漂移粒子數(shù)增多，DR場(chǎng)增強(qiáng)，使地磁水平分量不斷減少：此即主相的形成。太陽(yáng)風(fēng)吹過后，失去了粒子源，環(huán)電流減弱，地磁水平分量漸復(fù)正常：此即恢復(fù)相的形成。6.2磁擾一、定義：1、出現(xiàn)在高緯度地區(qū)的地磁現(xiàn)象，發(fā)出極光；二、類型：1、形狀向海灣的灣擾，依賴于地方時(shí)，持續(xù)時(shí)間1-3小時(shí)。2、規(guī)則擾動(dòng)，以太陽(yáng)日為周期的幾十nT變化。三、特征：6.3地磁脈動(dòng)一、定義：1、短周期的連續(xù)規(guī)則變化，周期0.2-1000s二、類型：1、規(guī)則連續(xù)2、不規(guī)則變化。三、特征四.磁暴的影響導(dǎo)航地基系統(tǒng)GPS系統(tǒng)2000年7月的一則新聞（2000年7月）14日發(fā)生的一個(gè)幾十年來最大的太陽(yáng)物質(zhì)拋射事件，造成在太陽(yáng)表面、行星際空間和地球附近出現(xiàn)了很多奇特現(xiàn)象，昨天（7月16日）高速太陽(yáng)風(fēng)抵達(dá)地球，大部分衛(wèi)星通訊中斷，北極光從北極區(qū)域擴(kuò)展到美國(guó)南部佛羅里達(dá)州，令眾多科學(xué)家驚愕不已。14日剛好是法國(guó)的國(guó)慶日(巴斯底節(jié)，BastilleDay)，因此專家們就把這一次太陽(yáng)物質(zhì)拋射事件稱為「巴斯底日事件」，在地球發(fā)生的磁暴被稱為「巴斯底日磁暴」

……磁暴的影響通訊衛(wèi)星大氣加熱芯片損壞表面充電深層充電電離層電波信號(hào)超視距雷達(dá)（監(jiān)視航天器和導(dǎo)彈的發(fā)射）海底磁場(chǎng)潛水艇磁暴的影響電力系統(tǒng)：感應(yīng)電流（直流電）危害輸電設(shè)備（1989年3月13日，魁北克地區(qū)（600萬(wàn)居民）因一強(qiáng)磁暴大規(guī)模停電，長(zhǎng)達(dá)九個(gè)小時(shí)。）管道系統(tǒng)：生物：地磁場(chǎng)的擾動(dòng)會(huì)引起人體(動(dòng)物）生物系統(tǒng)內(nèi)的壓力的變化。遷徙性動(dòng)物如鴿子、海豚、鯨等都有生物羅盤，磁暴時(shí)，它們有可能會(huì)迷失方向。流量表顯示出錯(cuò)加速電化學(xué)腐蝕感應(yīng)電流磁層在太陽(yáng)風(fēng)和地磁場(chǎng)的相互作用下，磁力線被太陽(yáng)風(fēng)壓縮在一個(gè)有限的空間區(qū)域內(nèi)，而太陽(yáng)風(fēng)卻被磁場(chǎng)阻擋在這個(gè)有限的空間區(qū)域之外。對(duì)于太陽(yáng)風(fēng)而言，這個(gè)區(qū)域成了一個(gè)空腔，而地磁場(chǎng)完全被局限在這個(gè)空腔之內(nèi)。這個(gè)具有磁場(chǎng)的空腔稱為磁層。

磁層結(jié)構(gòu)磁層頂中性片磁尾磁層磁層-電離層電流體系磁層-電離層電流體系Sq場(chǎng)電流體系為電離層發(fā)電機(jī)電流磁層-電離層電流體系輻射帶地球附近存在著帶電粒子通量很高的區(qū)域

結(jié)語(yǔ)“21