地磁学第五六章

二、、Sq场的成因及电流体系１、高空电离层的涡旋电流体系，南北半球各一个，白天夜间各一个，共4个。北半球逆时针流动，南半球顺时针流动。２、可有Sqx,Sqy,Sqz画出矢量图定性解释，主要结合分布规律合成。３、高空电流体系相对不动，地球绕太阳旋转，形成周期变化。５.2调和分析一、调和分析的目的和意义１、模拟地磁场的平静变化，建立Sq场的数学模型；２、从理论上研究Sq场的变化规律和成因。二、调和分析方法：１、周期／和非周期函数的Fouier级数展开；２、利用实测值确定富氏系数，建立模式，模拟Sq.５.３太阴日变化（略）５.4电离层分析（略）１、电离层的结构：２、可以通过测量磁场的强弱，对电离层进行分类和推导其导电性和结构。3、Sq场电流体系来自E层，平均120km第六章地磁场的扰动变化6.1磁暴6.2磁扰6.3地磁脉动6.4磁层和辐射带6.1磁暴全球性的地磁现象，是全球同时发生的强烈地磁干扰，磁情指数K>=5

（K:各个地磁台站用来描述每三个小时段内地磁场扰动强度的指数,从0到9分为十级；K<3被认为是无扰动或微扰）二、磁暴的特征全球性同时性水平分量变化最强烈，特征明显一.什么是磁暴1、总体特征：2、磁暴的时间规律

磁暴的时间分布具有统计规律性重现性---------27天太阳周变化---11年季节分布------

春秋>冬夏各小时的变化3、磁暴的空间分布规律磁暴的纬度差异高纬：扰动成分较多，幅度较大，形态很不规则

中低纬：扰动成分较少，幅度较小，形态较规则

（注：磁暴发生时，各个地磁要素中，以水平分量变化最为激烈。尤以中低纬度地区的水平分量幅度最大、形态最清楚，故常中低纬地区的水平分量变化形态来研究磁暴的形态特征）三、磁暴的形态从磁强的变化上分：急始磁暴缓始磁暴它们的共同点：初相主相恢复相急始磁暴(2002.04.18)缓始磁暴(2002.09.05)四、磁暴的分类按磁情指数K分类

K=5：小磁暴

K=6、7：中等磁暴

K=8、9：强磁暴按磁暴的形态分类急始磁暴缓始磁暴按重现性分重现磁暴

非重现磁暴绝大多数反映太阳粒子流的物理性质差异反映太阳粒子流的根本差别五、磁暴的成因磁暴的经典理论—DCF场、DR场1931年卡普曼和费拉罗提出

DCF场粒子流在射向地球的运动过程中由于地磁场的作用，表面产生感应电流所产生的磁场磁暴初期，DCF场使地面上的水平分量增加，是形成磁暴初相的主要原因DR场理论DR场：环电流扰动场高能太阳风中的部分粒子闯入磁层后，在地磁场的作用下发生漂移，产生了一个自东向西的环电流，此电流的磁场就是DR场。太阳风不断吹来，漂移粒子数增多，DR场增强，使地磁水平分量不断减少：此即主相的形成。太阳风吹过后，失去了粒子源，环电流减弱，地磁水平分量渐复正常：此即恢复相的形成。6.2磁扰一、定义：1、出现在高纬度地区的地磁现象，发出极光；二、类型：1、形状向海湾的湾扰，依赖于地方时，持续时间1-3小时。2、规则扰动，以太阳日为周期的几十nT变化。三、特征：6.3地磁脉动一、定义：1、短周期的连续规则变化，周期0.2-1000s二、类型：1、规则连续2、不规则变化。三、特征四.磁暴的影响导航地基系统GPS系统2000年7月的一则新闻（2000年7月）14日发生的一个几十年来最大的太阳物质抛射事件，造成在太阳表面、行星际空间和地球附近出现了很多奇特现象，昨天（7月16日）高速太阳风抵达地球，大部分卫星通讯中断，北极光从北极区域扩展到美国南部佛罗里达州，令众多科学家惊愕不已。14日刚好是法国的国庆日(巴斯底节，BastilleDay)，因此专家们就把这一次太阳物质抛射事件称为「巴斯底日事件」，在地球发生的磁暴被称为「巴斯底日磁暴」

……磁暴的影响通讯卫星大气加热芯片损坏表面充电深层充电电离层电波信号超视距雷达（监视航天器和导弹的发射）海底磁场潜水艇磁暴的影响电力系统：感应电流（直流电）危害输电设备（1989年3月13日，魁北克地区（600万居民）因一强磁暴大规模停电，长达九个小时。）管道系统：生物：地磁场的扰动会引起人体(动物）生物系统内的压力的变化。迁徙性动物如鸽子、海豚、鲸等都有生物罗盘，磁暴时，它们有可能会迷失方向。流量表显示出错加速电化学腐蚀感应电流磁层在太阳风和地磁场的相互作用下，磁力线被太阳风压缩在一个有限的空间区域内，而太阳风却被磁场阻挡在这个有限的空间区域之外。对于太阳风而言，这个区域成了一个空腔，而地磁场完全被局限在这个空腔之内。这个具有磁场的空腔称为磁层。

磁层结构磁层顶中性片磁尾磁层磁层-电离层电流体系磁层-电离层电流体系Sq场电流体系为电离层发电机电流磁层-电离层电流体系辐射带地球附近存在着带电粒子通量很高的区域

结语“21