【空间天气】地磁场

文章目录

• 1.地磁场概述
• 1.1地磁场 一个作用+三个起源
• 1.2地磁场 结构图
• 2.地磁场的基本形态与演化
• 2.1地磁场 构成+各自特点
• 2.2基本磁场 构成+各自特点
• 2.3地磁场 起源理论
• 2.4地磁场 单位+地磁要素
• 2.5地磁场长期变化(主磁场)的空间分布 3个特点
• 2.6主磁场的西向漂移 5个特征
• 3.地磁场扰动
• 3.1变化磁场 形成原因+分类+子分类
• 3.2太阳静日变化(Sq) 定义+5个特点
• 3.3太阴日变化 3个特点
• 3.3各种扰动变化特点+影响
• 磁暴 3个特点+3个影响：
• 地磁亚暴 3个特点：
• 地磁脉动 定义+ 2个(特点——分类)
• 地磁活动指数 定义+2个分类

1.地磁场概述

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1.1地磁场 一个作用+三个起源

作用：
地磁场包围在地球周围，像一道天然屏障，保护地球上的生命，使其免受高温、高速太阳风的威胁和宇宙高能粒子的轰击。

三个来源：
主要部分：来自于地核，从地核，经过地幔和地壳到达地表，并远远扩展到太空。（把地球内部信息携带出来）
另一部分：来自于地壳岩石磁性。（探矿手段）
还有一部分：来自于地球周围空间的电流体系。

1.2地磁场 结构图

2.地磁场的基本形态与演化

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2.1地磁场 构成+各自特点

构成：地磁场=基本磁场+变化磁场

特点：
基本磁场(主磁场)——源于地球内部，地球主磁场强度和分布图案变化慢，是一种长期变化。
变化磁场——源于地球外部，地磁场的各种短期变化。

2.2基本磁场 构成+各自特点

构成：基本磁场=偶极子磁场+非偶极子磁场+地磁异常

特点：
偶极子磁场强度占地磁场总强度的90%，产生于自激发电机效应

非偶极子磁场占10%,产生于自激发电机效应。

地磁异常=区域异常+局部异常
地磁异常与岩石和矿体的分布有关。

2.3地磁场 起源理论

磁化理论、感应理论、电流理论、波动理论、发电机理论
最有希望：发电机理论

2.4地磁场 单位+地磁要素

地磁场单位：特斯拉（T）
地磁要素：（F,H,X,Y,Z,D,I）
F——地磁场总强度
H——水平强度
Z——垂直强度
X——H的南北向分量
Y——H的东西向分量
D——磁偏角
I——磁倾角

2.5地磁场长期变化(主磁场)的空间分布 3个特点

• 非偶极子部分的相对变化率比偶极子大的多
• 等变图中，有若干变化率较大的区域称作等变线焦点，这些焦点每年0.几度西向漂移。
• 太平洋半球的长期变化比其他地区小，没有明显的等变线焦点。

2.6主磁场的西向漂移 5个特征

• 全球磁场西向漂移的平均速度约为0.2度每年。
• 西向漂移不是全球一致现象，不同地区西向漂移速度差异大。
• 西向漂移速率随时间变化，不同地区西向漂移速率的变化没有明显的相关性。
• 西向漂移主要发生在地磁场非偶极子部分。
• 西向漂移不仅发生在主磁场中，也发生在主磁场的长期变化中。

3.地磁场扰动

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3.1变化磁场 形成原因+分类+子分类

形成原因：由固体地球之外的空间电流体系所引起。

分类+子分类：
变化磁场(外源磁场)=平静变化+扰动变化

(周期性变化)平静变化=太阳静日变化(Sq)+太阴日变化(L)
(非周期性变化)扰动变化=磁暴+地磁亚暴+钩扰+地磁脉动

3.2太阳静日变化(Sq) 定义+5个特点

定义：地磁平静日的太阳周期变化叫做太阳静日变化。

特点：

• Sq场基本取决于纬度和坐标。
• Sq场是白天现象，即磁场变化白天大而快速。
• Sq有明显的季节性变化，夏季大，冬季小。
• Sq变化与11年周期有一定关系。
• Sq不同分量关于地磁赤道对称。

3.3太阴日变化 3个特点

• 太阴日变化以半个太阴日为主要周期。
• 太阴日变化与月相变化相关。
• 太阴日变化具有季节变化和依赖磁纬度而呈现规律性分布。

3.3各种扰动变化特点+影响

磁暴 3个特点+3个影响：

特点：

• 磁暴=急始型磁暴+缓始型磁暴
• 太阳活动高年，磁暴频繁发生，强度大，变化剧烈。
• 磁暴发生时，所有地磁要素发生剧烈变化，其中水平分量H变化巨大，最能代表磁暴特点。所以磁暴的大部分形态学和统计学特征是依据中低纬度H分量的变化得到的。

影响：

• 对全球地磁场形态有重大影响。
• 磁暴是日地能量耦合链中最重要的环节。
• 对通信系统、电力系统、输油管道、空间飞行器有严重影响。

地磁亚暴 3个特点：

• 主要出现在极区和高纬度地区，亚暴的发生与日冕物质抛射和太阳耀斑等活动有关。
• 根据AE指数(亚暴指数)，亚暴过程可分为三个阶段：增长相(AE平缓上升)，膨胀相(AE急剧变大)，恢复相(AE逐渐回落)。
• 地磁亚暴发生时，极光活动明显增强。即亚暴膨胀相的开始对应极光突然增亮，这种极光活动增强事件又叫做极光亚暴。

画个图理解

地磁脉动 定义+ 2个(特点——分类)

定义：磁场平静时段，地磁记录曲线的一些短周期的起伏变化。

特点+分类：
第一类：具有准正弦波形，能稳定持续一段时间的连续性脉动Pc。
第二类：波形不太规则和持续时间较短的不规则脉动Pi。

地磁活动指数 定义+2个分类

定义：用来描述每一时间段内地磁扰动强度或某类磁扰强度的一种物理量。

分类：
第一类地磁指数(Kp和Ap)：描述每一时间段内地磁扰动强度的指数。
第二类地磁指数(Dst和AE指数)：专门描述某类磁扰强度的指数。例如：Dst描述磁暴时地磁变化的指数；AE指数描述极区磁亚暴强度。
类磁扰强度的一种物理量。

分类：
第一类地磁指数(Kp和Ap)：描述每一时间段内地磁扰动强度的指数。
第二类地磁指数(Dst和AE指数)：专门描述某类磁扰强度的指数。例如：Dst描述磁暴时地磁变化的指数；AE指数描述极区磁亚暴强度。