地磁學第五六章

二、、Sq場的成因及電流體系１、高空電離層的渦旋電流體系，南北半球各一個，白天夜間各一個，共4個。北半球逆時針流動，南半球順時針流動。２、可有Sqx,Sqy,Sqz畫出矢量圖定性解釋，主要結合分布規(guī)律合成。３、高空電流體系相對不動，地球繞太陽旋轉，形成周期變化。５.2調和分析一、調和分析的目的和意義１、模擬地磁場的平靜變化，建立Sq場的數(shù)學模型；２、從理論上研究Sq場的變化規(guī)律和成因。二、調和分析方法：１、周期／和非周期函數(shù)的Fouier級數(shù)展開；２、利用實測值確定富氏系數(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、電離層的結構：２、可以通過測量磁場的強弱，對電離層進行分類和推導其導電性和結構。3、Sq場電流體系來自E層，平均120km第六章地磁場的擾動變化6.1磁暴6.2磁擾6.3地磁脈動6.4磁層和輻射帶6.1磁暴全球性的地磁現(xiàn)象，是全球同時發(fā)生的強烈地磁干擾，磁情指數(shù)K>=5

（K:各個地磁臺站用來描述每三個小時段內地磁場擾動強度的指數(shù),從0到9分為十級；K<3被認為是無擾動或微擾）二、磁暴的特征全球性同時性水平分量變化最強烈，特征明顯一.什么是磁暴1、總體特征：2、磁暴的時間規(guī)律

磁暴的時間分布具有統(tǒng)計規(guī)律性重現(xiàn)性---------27天太陽周變化---11年季節(jié)分布------

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

中低緯：擾動成分較少，幅度較小，形態(tài)較規(guī)則

（注：磁暴發(fā)生時，各個地磁要素中，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)從磁強的變化上分：急始磁暴緩始磁暴它們的共同點：初相主相恢復相急始磁暴(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)反映太陽粒子流的物理性質差異反映太陽粒子流的根本差別五、磁暴的成因磁暴的經(jīng)典理論—DCF場、DR場1931年卡普曼和費拉羅提出

DCF場粒子流在射向地球的運動過程中由于地磁場的作用，表面產(chǎn)生感應電流所產(chǎn)生的磁場磁暴初期，DCF場使地面上的水平分量增加，是形成磁暴初相的主要原因DR場理論DR場：環(huán)電流擾動場高能太陽風中的部分粒子闖入磁層后，在地磁場的作用下發(fā)生漂移，產(chǎn)生了一個自東向西的環(huán)電流，此電流的磁場就是DR場。太陽風不斷吹來，漂移粒子數(shù)增多，DR場增強，使地磁水平分量不斷減少：此即主相的形成。太陽風吹過后，失去了粒子源，環(huán)電流減弱，地磁水平分量漸復正常：此即恢復相的形成。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，持續(xù)時間1-3小時。2、規(guī)則擾動，以太陽日為周期的幾十nT變化。三、特征：6.3地磁脈動一、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)生的一個幾十年來最大的太陽物質拋射事件，造成在太陽表面、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）高速太陽風抵達地球，大部分衛(wèi)星通訊中斷，北極光從北極區(qū)域擴展到美國南部佛羅里達州，令眾多科學家驚愕不已。14日剛好是法國的國慶日(巴斯底節(jié)，BastilleDay)，因此專家們就把這一次太陽物質拋射事件稱為「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超視距雷達（監(jiān)視航天器和導彈的發(fā)射）海底磁場潛水艇磁暴的影響電力系統(tǒng)：感應電流（直流電）危害輸電設備（1989年3月13日，魁北克地區(qū)（600萬居民）因一強磁暴大規(guī)模停電，長達九個小時。）管道系統(tǒng)：生物：地磁場的擾動會引起人體(動物）生物系統(tǒng)內的壓力的變化。遷徙性動物如鴿子、海豚、鯨等都有生物羅盤，磁暴時，它們有可能會迷失方向。流量表顯示出錯加速電化學腐蝕感應電流磁層在太陽風和地磁場的相互作用下，磁力線被太陽風壓縮在一個有限的空間區(qū)域內，而太陽風卻被磁場阻擋在這個有限的空間區(qū)域之外。對于太陽風而言，這個區(qū)域成了一個空腔，而地磁場完全被局限在這個空腔之內。這個具有磁場的空腔稱為磁層。

磁層結構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場電流體系為電離層發(fā)電機電流磁層-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

結語“21