地磁学_第五_六章2014

1、第五章 地磁场的平静变化 5.1 Sq的一般特征： 1、日（小时）周期性。 2、不同地磁要素特征不一样；X, H, Z在中午（时）出现明显极值，Y, D上午和午后各出现一个极值。水平分量影响大, 强度在nt以内； 3、季节性的、太阳周性的时间分布规律； 4、纬度性的空间分布规律（南北纬度度，极性反转）.2调和分析 一、调和分析的目的和意义 、模拟地磁场的平静变化，建立Sq场的数学模型； 、从理论上研究Sq场的变化规律和成因。 二、调和分析方法： 、周期和非周期函数的Fouier级数展开； 、利用实测值确定富氏系数，建立模式，模拟Sq. 三、Sq场的成因 、高空电离层的涡旋电流体系，南北半球各一

2、个，北半球逆时针流动，南半球顺时针流动。 、可有Sqx, Sqy, Sqz画出矢量图定性解释，主要结合分布规律合成。 、高空电流体系相对不动，地球绕太阳旋转，形成周期变化。.太阴日变化（略）.4电离层分析（略） 、电离层的结构： 、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。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冬夏 各小时的变化3、磁暴的空间分布规律 磁暴的纬度

3、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 非重现磁暴反映太阳粒子流的物理

4、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。 环电流是分布在辐射带中的

5、，辐射带是一双“耳朵”，太阳风产生这种扰动场作用也可叫作“耳边风效应”了。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辐射带 地球附近存在着带电粒子通量很高的区域 辐射带 内辐射带 （耳蜗） 外辐射带 （耳廓）（注：实际上是按高能粒子的分布划分）1.5R附近；高能质子34R附近；高能电子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

6、， 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，Bastille Day)，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