Геомагнитна обстановка 3 точки, което означава. Метеорологичен речник речник на метеорологичните термини

Едно от ключовите умения на всеки HF DX ловец е способността да оценява условията във всеки един момент. Отличните условия на предаване, когато много станции от цял ​​свят се чуват на обхватите, могат да се променят така, че обхватите да са празни и само отделни станции да си проправят път през шума и пращенето на ефира. За да се разбере какво и защо се случва в радиото, както и да се оценят неговите възможности в даден момент, се използват три основни индекса: слънчев поток, A p и K p . Доброто практическо разбиране на това какви са тези стойности и какво означават е предимство дори за радиолюбител с най-добрия и най-модерен набор от комуникационно оборудване.

Земна атмосфера

Йоносферата може да се разглежда като нещо многопластово. Границите на слоевете са доста условни и се определят от области с рязка промяна в нивото на йонизация (Фиг. 1). Йоносферата оказва пряко влияние върху характера на разпространението на радиовълните, тъй като в зависимост от степента на йонизация на отделните й слоеве радиовълните могат да бъдат пречупени, т.е. траекторията на тяхното разпространение престава да бъде праволинейна. Доста често степента на йонизация е достатъчно висока, че радиовълните да отскачат от силно йонизирани слоеве и да се връщат на Земята. (фиг. 2).

Условията за преминаване на радиовълните в HF диапазоните непрекъснато се променят в зависимост от промяната в нивата на йонизация на йоносферата. Слънчевата радиация, достигайки горните слоеве на земната атмосфера, йонизира газовите молекули, генерирайки положителни йони и свободни електрони. Цялата тази система е в динамично равновесие поради процеса на рекомбинация, обратното на йонизацията, когато положително заредените йони и свободните електрони, взаимодействащи един с друг, отново образуват газови молекули. Колкото по-висока е степента на йонизация (колкото повече свободни електрони), толкова по-добре йоносферата отразява радиовълните. Освен това, колкото по-високо е нивото на йонизация, толкова по-високи могат да бъдат честотите, при които се осигуряват добри условия за предаване. Нивото на атмосферна йонизация зависи от много фактори, включително времето на деня, сезона и най-важният фактор - цикъла на слънчевата активност. Надеждно е известно, че интензивността на слънчевата радиация зависи от броя на петната на Слънцето. Съответно максималната радиация, получена от Слънцето, се достига в периоди на максимална слънчева активност. Освен това през тези периоди геомагнитната активност също се увеличава поради увеличаване на интензивността на потока от йонизирани частици от Слънцето. Обикновено този поток е доста стабилен, но поради изригванията, които се случват на Слънцето, той може значително да се увеличи. Частиците достигат околоземното пространство и взаимодействат с магнитното поле на Земята, причинявайки неговите смущения и генерирайки магнитни бури. Освен това тези частици могат да предизвикат йоносферни бури, при които късовълновата радиовръзка става трудна, а понякога дори невъзможна.

Потокът от слънчева радиация

Величина, известна като слънчев поток, е основният индикатор за слънчевата активност и определя нивото на радиация, получена от Земята от Слънцето. Измерва се в единици слънчев поток (SFU) и се определя от нивото на радиошума, излъчван на честота 2800 MHz (10,7 cm). Радиоастрономическата обсерватория Пентиктън в Британска Колумбия, Канада, публикува тази стойност ежедневно. Потокът от слънчева радиация оказва пряко влияние върху степента на йонизация и следователно върху концентрацията на електрони в областта F 2 на йоносферата. В резултат на това дава много добра представа за възможността за установяване на радиокомуникации на дълги разстояния.

Стойността на слънчевия поток може да варира в рамките на 50 - 300 единици. Малките стойности показват, че максималната приложима честота (MUF) ще бъде ниска и общите условия на радиовълните ще бъдат лоши, особено във високочестотните ленти. (фиг. 2)Напротив, високите стойности на слънчевия поток показват достатъчна йонизация, което прави възможно установяването на комуникации на дълги разстояния при по-високи честоти. Все пак трябва да се помни, че са необходими няколко последователни дни с високи стойности на слънчевия поток, за да се подобрят значително условията на преминаване. Обикновено по време на периоди на висока слънчева активност слънчевият поток надвишава 200 с краткотрайни изблици до 300.

Геомагнитна активност

Има два индекса, които се използват за определяне нивото на геомагнитна активност – А и К. Те показват големината на магнитните и йоносферни смущения. Индекс К показва величината на геомагнитната активност. Всеки ден, на всеки 3 часа, започвайки от 00:00 UTC, се определят максималните отклонения на стойността на индекса спрямо стойностите за тих ден на избраната обсерватория и се избира най-голямата стойност. Въз основа на тези данни се изчислява стойността на индекса K. Индексът K е квазилогаритмична стойност, следователно не може да бъде осреднен, за да се получи дългосрочна историческа картина на състоянието на магнитното поле на Земята. За решаването на този проблем има индекс А, който е среднодневна стойност. Изчислява се съвсем просто - всяко измерване на индекса К, направено, както беше посочено по-горе, с 3-часов интервал, съгл. Раздел. 1

преобразуван в еквивалентен индекс. Стойностите на този индекс, получени през деня, се осредняват и в резултат на това се получава стойността на индекс А, която не надвишава 100 в обикновени дни и при много сериозни геомагнитни буриможе да достигне 200 или дори повече. Стойностите на индекса А могат да се различават за различните обсерватории, тъй като смущенията на магнитното поле на Земята могат да бъдат от локален характер. За да се избегнат несъответствия, индексите A, получени в различни обсерватории, се осредняват и в резултат се получава глобалният индекс A p. По същия начин се получава стойността на индекса K p - средната стойност на всички индекси K, получени в различни обсерватории на земното кълбо. Стойността му между 0 и 1 характеризира спокойна геомагнитна среда и това може да показва наличието добри условияпреминаване на късовълновите ленти при условие на достатъчно висок интензитет на потока слънчева радиация. Стойностите между 2 и 4 показват умерена или дори активна геомагнитна среда, която е вероятно да повлияе неблагоприятно на условията на радиовълните. По-нататък по скалата на стойностите: 5 означава малка буря, 6 силна буря и 7 - 9 означава много силна буря, в резултат на която най-вероятно няма да има преминаване към HF. Въпреки факта, че геомагнитните и йоносферните бури са взаимосвързани, заслужава да се отбележи още веднъж, че те са различни. Геомагнитната буря е смущение на магнитното поле на Земята, а йоносферната буря е смущение на йоносферата.

Интерпретиране на стойностите на индекса

Най-лесният начин да използвате стойностите на индекса е да ги въведете като входни данни в програмата за прогнозиране на разпространението на радиовълните. Това ще ви позволи да получите повече или по-малко надеждна прогноза. В своите изчисления тези програми вземат предвид допълнителни фактори, като пътища за разпространение на сигнала, тъй като ефектите от магнитните бури ще бъдат различни за различните пътища.

При липса на програма добра прогнозна прогноза може да се направи независимо. Очевидно по-високите стойности на индекса на слънчевия поток са добри. Най-общо казано, колкото по-интензивен е потокът, толкова по-добри ще бъдат условията на високите честотни ленти, включително лентата 6 м. Трябва обаче да имате предвид и стойностите на потока от предишния ден. Поддържането на високи стойности в продължение на няколко дни ще осигури по-висока степен на йонизация на слоя F2 на йоносферата. Обикновено стойности над 150 гарантират добро HF покритие. Високите нива на геомагнитна активност също имат неблагоприятно влияние страничен ефект, което значително намалява MUF. Колкото по-високо е нивото на геомагнитна активност според индексите Ap и Kp, толкова по-нисък е MUF. Действителните стойности на MUF зависят не само от силата на магнитната буря, но и от нейната продължителност.

Заключение

Постоянно следете промените в стойностите на индексите на слънчевата и геомагнитната активност. Тези данни са достъпни на уебсайтовете www.eham.net , www.qrz.com , www.arrl.org и много други и могат да бъдат получени и през терминала при свързване към DX клъстери. Добра работа на HF е възможна по време на периоди, когато слънчевият поток надвишава 150 за няколко дни, докато K p индексът остава под 2. Когато тези условия са изпълнени, проверете обхватите - там трябва да има вече работещ добър DX!

Адаптирано от Understanding Solar Indices от Ian Poole, G3YWX

Геомагнитното поле (GP) се генерира от източници, разположени както в магнитосферата, така и в йоносферата. Той предпазва планетата и живота на нея от пагубно влияниеПрисъствието му беше наблюдавано от всеки, който държеше компас и виждаше единия край на стрелката да сочи на юг, а другия - на север. Благодарение на магнитосферата бяха направени велики открития във физиката и досега нейното присъствие се използва за морска, подводна, авиационна и космическа навигация.

основни характеристики

Нашата планета е огромен магнит. Северният му полюс се намира в „горната“ част на Земята, недалеч от географския полюс, а южният – близо до съответния географски полюс. От тези точки магнитните силови линии се простират в космоса на много хиляди километри, съставлявайки същинската магнитосфера.

Магнитният и географският полюс са доста отдалечени един от друг. Ако нарисувате ясна линия между магнитните полюси, в резултат на това можете да получите магнитна ос с ъгъл на наклон от 11,3 ° спрямо оста на въртене. Тази стойност не е постоянна и всичко това, защото магнитните полюси се движат спрямо повърхността на планетата, като всяка година променят местоположението си.

Естеството на геомагнитното поле

Магнитният щит се генерира от електрически токове (движещи се заряди), които се раждат във външното течно ядро, разположено вътре в Земята на много прилична дълбочина. Това е течен метал и се движи. Този процеснаречена конвекция. Движещото се вещество на ядрото образува токове и, като следствие, магнитни полета.

Магнитният щит надеждно защитава Земята от нейния основен източник - слънчевия вятър - движението на йонизираните частици, изтичащи от магнитосферата, отклонява този непрекъснат поток, пренасочвайки го около Земята, така че силната радиация няма пагубен ефект върху целия живот на синята планета.

Ако земята нямаше геомагнитно поле, тогава слънчевият вятър би го лишил от атмосферата. Според една от хипотезите точно това се е случило на Марс. Слънчевият вятър далеч не е единствената заплаха, тъй като Слънцето също освобождава голям бройматерия и енергия под формата на коронални изхвърляния, придружени от силен поток от радиоактивни частици. В тези случаи обаче магнитното поле на Земята я защитава, като отклонява тези токове от планетата.

Магнитният щит обръща полюсите си приблизително веднъж на всеки 250 000 години. Северният магнитен полюс заема мястото на северния и обратно. Учените нямат ясно обяснение защо се случва това.

История на изследванията

Запознаването на хората с невероятните свойства на земния магнетизъм се случи в зората на цивилизацията. Още в древността магнитната желязна руда, магнетитът, е била известна на човечеството. Но кой и кога разкри, че естествените магнити са еднакво ориентирани в пространството спрямо географските полюси на планетата, не е известно. Според една версия китайците вече са били запознати с този феномен през 1100 г., но са започнали да го използват на практика едва два века по-късно. В Западна Европа магнитният компас започва да се използва в навигацията през 1187 г.

Структура и характеристики

Магнитното поле на Земята може да бъде разделено на:

• основното магнитно поле (95%), чиито източници се намират във външното, проводимо ядро ​​на планетата;
• аномално магнитно поле (4%), създадено от скали в горния слой на Земята с добра магнитна чувствителност (една от най-мощните е Курската магнитна аномалия);
• външно магнитно поле (наричано също променливо, 1%), свързано със слънчево-земните взаимодействия.

Редовни геомагнитни вариации

Промените в геомагнитното поле във времето под въздействието както на вътрешни, така и на външни (по отношение на повърхността на планетата) източници се наричат ​​магнитни вариации. Те се характеризират с отклонение на компонентите на ГП от средната стойност на мястото на наблюдение. Магнитните вариации имат непрекъснато преструктуриране във времето и често такива промени са периодични.

Редовните вариации, които се повтарят ежедневно, са промени в магнитното поле, свързани със слънчеви и лунно-дневни промени в интензитета на MS. Вариациите достигат максимум през деня и при лунна опозиция.

Неправилни геомагнитни вариации

Тези промени възникват в резултат на влиянието на слънчевия вятър върху магнитосферата на Земята, промени в самата магнитосфера и нейното взаимодействие с йонизираната горна атмосфера.

• Двадесет и седем дневни вариации съществуват като закономерност за повторно нарастване на магнитните смущения на всеки 27 дни, съответстващи на периода на въртене на основното небесно тяло спрямо земния наблюдател. Тази тенденция се дължи на съществуването на дълготрайни активни региони на нашата родна звезда, наблюдавани по време на няколко от нейните революции. Проявява се под формата на 27-дневно повтаряне на геомагнитни смущения и
• Единадесетгодишните вариации са свързани с честотата на активността, образуваща слънчеви петна. Установено е, че в годините на най-голямо натрупване на тъмни области на слънчевия диск магнитната активност също достига своя максимум, но растежът на геомагнитната активност изостава от растежа на слънчевата средно с една година.
• Сезонните вариации имат два максимума и два минимума, съответстващи на периодите на равноденствието и времето на слънцестоенето.
• Секуларните, за разлика от горното, - с външен произход, се образуват в резултат на движението на материята и вълновите процеси в течното електропроводимо ядро ​​на планетата и са основният източник на информация за електропроводимостта на долната мантия и ядро, за физическите процеси, водещи до конвекция на материята, както и за механизма на генериране на геомагнитното поле на Земята. Това са най-бавните вариации - с периоди от няколко години до година.

Влиянието на магнитното поле върху живия свят

Въпреки факта, че магнитният екран не се вижда, жителите на планетата го усещат перфектно. Например, прелетни птициизградете своя маршрут, като се фокусирате върху него. Учените излагат няколко хипотези относно това явление. Един от тях предполага, че птиците го възприемат визуално. В очите на мигриращите птици има специални протеини (криптохроми), които могат да променят позицията си под въздействието на геомагнитното поле. Авторите на тази хипотеза са сигурни, че криптохромите могат да действат като компас. Но не само птиците, но и морските костенурки използват магнитния екран като GPS навигатор.

Въздействието на магнитен екран върху човек

Влиянието на геомагнитното поле върху човек е коренно различно от всяко друго, независимо дали става въпрос за радиация или опасен ток, тъй като то засяга изцяло човешкото тяло.

Учените смятат, че геомагнитното поле работи в свръхнискочестотен диапазон, в резултат на което отговаря на основните физиологични ритми: дихателен, сърдечен и мозъчен. Човек може да не усеща нищо, но тялото все още реагира на това. функционални променинервната, сърдечно-съдовата система и мозъчната дейност. Психиатрите от много години проследяват връзката между изблиците на интензивност на геомагнитното поле и обострянето на психичните заболявания, често водещи до самоубийство.

„Индексиране“ на геомагнитната активност

Смущенията на магнитното поле, свързани с промени в магнитосферно-йоносферната токова система, се наричат ​​геомагнитна активност (GA). За определяне на нивото му се използват два индекса - А и К. Последният показва стойността на GA. Изчислява се от измервания на магнитния щит, правени всеки ден на тричасови интервали, започвайки от 00:00 UTC (координирано универсално време). Най-високите показатели за магнитни смущения се сравняват със стойностите на геомагнитното поле на спокоен ден за определена научна институция, като се вземат предвид максималните стойности на наблюдаваните отклонения.

Въз основа на получените данни се изчислява индексът K. Поради факта, че е квазилогаритмична стойност (т.е. нараства с единица при увеличаване на смущението около 2 пъти), той не може да бъде осреднен, за да се получи дългосрочна историческа картина на състоянието на геомагнитното поле на планетата. За да направите това, има индекс А, който е среднодневна стойност. Определя се съвсем просто - всяко измерение на индекса K се преобразува в еквивалентен индекс. Стойностите на К, получени през целия ден, се осредняват, благодарение на което е възможно да се получи индекс А, чиято стойност в обикновените дни не надвишава прага от 100, а в периода на най-сериозните магнитни бури го може да надхвърли 200.

Тъй като смущенията на геомагнитното поле в различни точки на планетата се проявяват по различен начин, стойностите на индекса А от различни научни източници могат да се различават значително. За да се избегне подобно повишение, индексите A, получени от обсерваториите, се намаляват до средните и се появява глобалният индекс A p. Същото важи и за K p индекса, който е дробна стойност в диапазона 0-9. Стойността му от 0 до 1 показва, че геомагнитното поле е нормално, което означава, че се запазват оптималните условия за преминаване в късовълновите ленти. Разбира се, при условие на доста интензивен поток от слънчева радиация. Геомагнитно поле от 2 точки се характеризира като умерено магнитно смущение, което леко усложнява преминаването на дециметрови вълни. Стойности от 5 до 7 показват наличието на геомагнитни бури, които създават сериозни смущения в споменатия диапазон, а при силна буря (8-9 точки) правят невъзможно преминаването на къси вълни.

Въздействие на магнитните бури върху човешкото здраве

Отрицателните ефекти на магнитните бури засягат 50-70% от населението на света. В същото време появата на стресова реакция при някои хора се отбелязва 1-2 дни преди магнитно смущение, когато се наблюдават слънчеви изригвания. За други - в самия пик или известно време след прекомерна геомагнитна активност.

Метозависимите, както и тези, които страдат от хронични заболявания, трябва да следят информация за геомагнитното поле в продължение на една седмица, за да изключат физически и емоционален стрес, както и всякакви действия и събития, които могат да доведат до стрес, ако наближават магнитни бури .

Синдром на дефицит на магнитно поле

Отслабването на геомагнитното поле в помещенията (хипогеомагнитно поле) се дължи на конструктивните особености на различни сгради, стенни материали, както и на магнетизирани конструкции. Когато сте в стая с отслабен личен лекар, се нарушава кръвообращението, снабдяването на тъканите и органите с кислород и хранителни вещества. Отслабването на магнитния щит също засяга нервната, сърдечно-съдовата, ендокринната, дихателната, скелетната и мускулната системи.

Японският лекар Накагава нарече това явление "синдром на дефицит на човешкото магнитно поле". По своята значимост тази концепция може да се конкурира с дефицит на витамини и минерали.

Основните симптоми, показващи наличието на този синдром, са:

• повишена умора;
• намаляване на работоспособността;
• безсъние;
• главоболие и болки в ставите;
• хипо- и хипертония;
• смущения в храносмилателната система;
• нарушения в работата на сърдечно-съдовата система.

Джаджата за магнитни бури показва средните прогнозирани стойности на глобалния геомагнитен индекс ( cr-индекс) Земята, въз основа на геофизични данни от дванадесет обсерватории по света.
Cr-индекс - характеризира геомагнитното поле в мащаб на цялата Земя.
В различните части на земната повърхност Cr-индексът се различава в рамките на 1-2 единици. Целият диапазон на Cr-индекса е от 1 до 9 единици. На различните континенти индексът може да се различава с една или две единици (+/-), като целият диапазон е от нула до девет.
Информаторът прогнозира магнитни бури за 3 дни, осем стойности на ден, за всеки 3 часа от деня.

Зеленото е безопасно ниво на геомагнитна активност.
Червен цвят - магнитна буря (Cr-индекс > 5).
Колкото по-висока е червената вертикална линия, толкова по-силна е магнитната буря.

Отбелязано е нивото, от което са вероятни забележими ефекти върху здравето на чувствителните към времето хора (Cr-индекс > 6) хоризонтална линияЧервен.

Приемат се следните коефициенти на Cr-индекс:
Следните индекси на магнитното поле са относително здрави: Cr \u003d 0-1 - геомагнитната ситуация е спокойна; Cr = 1-2 - геомагнитна обстановка от спокойна до слабо разтревожена; Cr = 3-4 - от леко смутен до смутен.Следните показатели на магнитното поле са неблагоприятни за здравето: Cr = 5-6 – магнитна буря; Cr = 7-8 - голяма магнитна буря; Cr = 9 - максималната възможна стойност
Според www.meteofox.ru

ВЛИЯНИЕ НА КОСМОФИЗИЧНИТЕ ФАКТОРИ ВЪРХУ БИОСФЕРАТА.

Извършен е анализ на фактите, потвърждаващи влиянието на Слънцето, както и на електромагнитните полета от естествен и изкуствен произход върху живите организми. Изказани са предположения за източниците и механизма на човешкия отговор на магнитни бури, природата на „биоефективните честотни прозорци“ и чувствителността към електромагнитни полета от различен произход. Обсъжда се социално-историческият аспект на влиянието на космическото време върху хората.

Пълният текст на статията можете да намерите тук

ПРИРОДАТА ИМА КОСМИЧЕСКО ВРЕМЕ

Кандидат на физико-математическите науки А. ПЕТРУКОВИЧ, доктор на физико-математическите науки Л. ЗЕЛЕНИ
Институт за космически изследвания.

През 20 век земната цивилизация неусетно прекрачи много важен крайъгълен камък в своето развитие. Техносферата - областта на човешката дейност - се е разширила далеч отвъд границите на естественото местообитание - биосферата. Тази експанзия има както пространствен характер - поради изследването на космическото пространство, така и качествен характер - поради активното използване на нови видове енергия и електромагнитни вълни. Но все пак за извънземните, които ни гледат от далечна звезда, Земята остава само песъчинка в океана от плазма, който изпълва Слънчевата система и цялата Вселена, а нашият етап на развитие може да се сравни повече с първите стъпки на дете, отколкото с достигане на зрялост. Нов свят, отворен за човечеството, е не по-малко сложен и, както всъщност на Земята, далеч не винаги е приятелски настроен. Докато го овладяваме, не мина без загуби и грешки, но постепенно се научаваме да разпознаваме новите опасности и да ги преодоляваме. И има много от тези опасности. Това е радиационният фон в горните слоеве на атмосферата и загубата на комуникация със сателити, самолети и наземни станции и дори катастрофални повреди на комуникационни линии и електропроводи, които се случват по време на мощни магнитни бури.

Слънцето е нашето всичко
Слънцето наистина е центърът на нашия свят. В продължение на милиарди години той задържа планетите около себе си и ги нагрява. Земята е наясно с промените в слънчевата активност, които в момента се проявяват главно под формата на 11-годишни цикли. По време на изблици на активност, които зачестяват при максимумите на цикъла, в короната на Слънцето се раждат интензивни потоци от рентгенови лъчи и енергийно заредени частици - слънчеви космически лъчи, и огромни маси от плазма и магнитно поле (магнитно облаци) се изхвърлят в междупланетното пространство. Въпреки че магнитосферата и атмосферата на Земята доста надеждно защитават всички живи същества от пряко излагане на слънчеви частици и радиация, много творения на човешки ръце, например радиоелектроника, авиационна и космическа техника, комуникационни и електропроводи, тръбопроводи, са много чувствителни към електромагнитни и корпускулярни ефекти, идващи от близкото до Земята пространство.
Нека сега се запознаем с най-важните практически прояви на слънчевата и геомагнитната активност, често наричани „космическо време“.

опасно! радиация!
Може би едно от най-ярките прояви на враждебността на космическото пространство към човека и неговите творения, с изключение, разбира се, на почти пълния вакуум по земните стандарти, е радиацията - електрони, протони и по-тежки ядра, ускорени до огромни скорости и способни да унищожат органични и неорганични молекули. Вредите, които радиацията причинява на живите същества, са добре известни, но достатъчно голяма доза радиация (т.е. количеството енергия, погълнато от дадено вещество и изразходвано за неговото физическо и химическо унищожаване) също може да извади от строя електронните системи. Електрониката също страда от "единични повреди", когато частици с особено висока енергия, проникващи дълбоко в електронна микросхема, променят електрическото състояние на нейните елементи, събаряйки клетките на паметта и причинявайки фалшиви положителни резултати. Колкото по-сложен и модерен е чипът, толкова по-малък е размерът на всеки елемент и толкова по-голяма е вероятността от повреди, които могат да доведат до неговата неправилна работа и дори до спиране на процесора. Тази ситуация е подобна по последствията на внезапното замръзване на компютър по време на писане, с единствената разлика, че оборудването на сателитите, най-общо казано, е предназначено за автоматична работа. За да се коригира грешката, трябва да се изчака следващата сесия за комуникация със Земята, при условие че сателитът може да комуникира.

Първите следи от радиация от космически произход на Земята са открити от австриеца Виктор Хес през 1912 г. По-късно, през 1936 г., той получава Нобелова награда за това откритие. Атмосферата ефективно ни защитава от космическата радиация: много малко така наречени галактически космически лъчи с енергия над няколко гигаелектронволта, родени извън Слънчевата система, достигат повърхността на Земята. Следователно изследването на енергийните частици извън земната атмосфера веднага се превърна в една от основните научни задачи на космическата ера. Първият експеримент за измерване на тяхната енергия е извършен от група съветски изследовател Сергей Вернов през 1957 г. Реалността надмина всички очаквания - инструментите излязоха извън мащаба. Година по-късно ръководителят на подобен американски експеримент Джеймс Ван Алън осъзнава, че това не е неизправност на устройството, а наистина мощни потоци от заредени частици, които не са свързани с галактическите лъчи. Енергията на тези частици не е достатъчно голяма, за да достигнат повърхността на Земята, но в космоса този „недостиг“ е повече от компенсиран от техния брой. Основният източник на радиация в околностите на Земята се оказаха високоенергийни заредени частици, "живеещи" във вътрешната магнитосфера на Земята, в така наречените радиационни пояси.

Известно е, че почти диполното магнитно поле на вътрешната магнитосфера на Земята създава специални зони от "магнитни бутилки", в които заредените частици могат да бъдат "уловени" от дълго време, въртящи се около силовите линии. В този случай частиците периодично се отразяват от близките до Земята краища на полевата линия (където магнитното поле се увеличава) и бавно се носят около Земята в кръг. В най-мощния вътрешен радиационен пояс протоните с енергия до стотици мегаелектронволта се задържат добре. Дозите радиация, които могат да бъдат получени по време на преминаването му, са толкова високи, че само изследователските сателити са изложени на риск да го задържат за дълго време. Пилотираните кораби се крият в по-ниски орбити, а повечето комуникационни и навигационни спътници са в орбити над този пояс. Вътрешният пояс се доближава до Земята най-близо до точките на отражение. Поради наличието на магнитни аномалии (отклонения на геомагнитното поле от идеален дипол) в местата, където полето е отслабено (над т.нар. бразилска аномалия), частиците достигат височини от 200-300 километра, а в тези, където то се засилва (над източносибирската аномалия), - 600 километра. Над екватора поясът е на 1500 километра от Земята. Сам по себе си вътрешният пояс е доста стабилен, но по време на магнитни бури, когато геомагнитното поле отслабва, условната му граница се спуска още по-близо до Земята. Следователно положението на пояса и степента на слънчева и геомагнитна активност трябва да се вземат предвид при планирането на полетите на космонавти и космонавти, работещи в орбити с височина 300-400 километра.

Енергийните електрони се задържат най-ефективно във външния радиационен пояс. „Населението“ на този пояс е много нестабилно и се увеличава многократно по време на магнитни бури поради инжектирането на плазма от външната магнитосфера. За съжаление, точно по външната периферия на този пояс минава геостационарната орбита, която е необходима за разполагане на комуникационни спътници: спътникът върху нея "виси" неподвижно над една точка на земното кълбо (височината му е около 42 хиляди километра). Тъй като радиационната доза, създадена от електроните, не е толкова висока, проблемът с електрифицирането на сателитите излиза на преден план. Факт е, че всеки обект, потопен в плазма, трябва да бъде в електрическо равновесие с нея. Поради това той поглъща определено количество електрони, придобивайки отрицателен заряд и съответен "плаващ" потенциал, приблизително равен на температурата на електроните, изразена в електронволта. Облаци от горещи (до стотици килоелектронволта) електрони, които се появяват по време на магнитни бури, дават на сателитите допълнителен и неравномерно разпределен отрицателен заряд поради разликата в електрическите характеристики на повърхностните елементи. Потенциалните разлики между съседни части на сателитите могат да достигнат десетки киловолта, провокирайки спонтанни електрически разряди, които изключват електрическото оборудване. Най-известната последица от това явление беше повредата по време на една от магнитните бури от 1997 г. на американския сателит TELSTAR, който остави значителна част от Съединените щати без пейджър комуникация. Тъй като геостационарните сателити обикновено са проектирани за 10-15 години работа и струват стотици милиони долари, изследванията върху електрифицирането на повърхността в космоса и методите за борба с него обикновено са търговска тайна.

Друг важен и най-нестабилен източник на космическа радиация са слънчевите космически лъчи. Протони и алфа частици, ускорени до десетки и стотици мегаелектронволта, изпълват слънчевата система само за кратко време след слънчево изригване, но интензивността на частиците ги прави основният източник на радиационна опасност във външната магнитосфера, където геомагнитното поле все още е твърде слаб, за да защити сателитите. Слънчевите частици на фона на други, по-стабилни източници на радиация също са "отговорни" за краткотрайното влошаване на радиационната обстановка във вътрешната магнитосфера, включително на височини, използвани за пилотирани полети.

Енергийните частици проникват най-дълбоко в магнитосферата в полярните региони, тъй като частиците тук могат да се движат свободно по силови линии, които са почти перпендикулярни на повърхността на Земята през по-голямата част от пътя. Екваториалните райони са по-защитени: там геомагнитното поле, почти успоредно на земната повърхност, променя траекторията на частиците в спирала и ги отвежда. Следователно траекториите на полета на високи географски ширини са много по-опасни от гледна точка на радиационното увреждане от тези на ниска ширина. Тази заплаха се отнася не само за космическите кораби, но и за авиацията. На височини 9-11 километра, където минават повечето авиационни маршрути, общият фон на космическата радиация вече е толкова висок, че годишната доза, получавана от екипажите, оборудването и често летящите, трябва да се контролира според правилата, установени за радиационно опасни дейности. Свръхзвуковите пътнически самолети "Конкорд", издигащи се на още по-големи височини, имат радиационни броячи на борда и са задължени да летят на юг от най-краткия северен полет между Европа и Америка, ако текущото ниво на радиация надвиши безопасната стойност. Въпреки това, след най-мощните слънчеви изригвания, дозата, получена дори по време на един полет на конвенционален самолет, може да бъде повече от дозата на сто флуорографски изследвания, което кара сериозно да се замисли въпросът за пълното спиране на полетите в такъв момент. За щастие, изблици на слънчева активност от това ниво се записват по-рядко от веднъж на слънчев цикъл - 11 години.

Възбудена йоносфера
На долното ниво на електрическата слънчево-земна верига е йоносферата - най-плътната плазмена обвивка на Земята, буквално като гъба, поглъщаща както слънчевата радиация, така и утаяването на енергийни частици от магнитосферата. След слънчеви изригвания йоносферата, поглъщайки слънчевите рентгенови лъчи, се нагрява и набъбва, така че плътността на плазмата и неутралния газ на височина от няколкостотин километра се увеличава, създавайки значително допълнително аеродинамично съпротивление на движението на спътници и пилотирани космически кораби. Пренебрегването на този ефект може да доведе до "неочаквано" забавяне на спътника и загуба на височина на полета. Може би най-скандалният случай на подобна грешка беше падането на американската станция Skylab, която беше "пропусната" след най-голямото слънчево изригване, случило се през 1972 г. За щастие по време на слизането от орбитата на станцията "Мир" Слънцето беше спокойно, което улесни работата на руската балистика.

Но може би най-важният ефект за повечето жители на Земята е влиянието на йоносферата върху състоянието на радиоетера. Плазмата най-ефективно поглъща радиовълните само в близост до определена резонансна честота, която зависи от плътността на заредените частици и е равна на около 5-10 мегахерца за йоносферата. Радиовълните с по-ниска честота се отразяват от границите на йоносферата, а вълните с по-висока честота преминават през нея, като степента на изкривяване на радиосигнала зависи от близостта на честотата на вълната до резонансната. Тихата йоносфера има стабилна слоеста структура, позволяваща, поради множество отражения, да приема късовълнов радиосигнал (с честота под резонансната) по цялото земно кълбо. Радиовълни с честоти над 10 мегахерца свободно преминават през йоносферата в открития космос. Следователно VHF и FM радиостанциите могат да се чуят само в близост до предавателя и на честоти от стотици и хиляди мегахерца те комуникират с космически кораби.

По време на слънчеви изригвания и магнитни бури броят на заредените частици в йоносферата се увеличава, и то толкова неравномерно, че се създават плазмени снопове и „допълнителни“ слоеве. Това води до непредсказуемо отражение, поглъщане, изкривяване и пречупване на радиовълните. Освен това нестабилната магнитосфера и йоносфера сами генерират радиовълни, изпълвайки широк честотен диапазон с шум. На практика големината на естествения радиофон става сравнима с нивото на изкуствен сигнал, създавайки значителни трудности при работата на наземните и космически комуникационни и навигационни системи. Радиовръзката дори между съседни точки може да стане невъзможна, но вместо това можете случайно да чуете някоя африканска радиостанция, а на екрана на локатора можете да видите фалшиви цели (които често се бъркат с „летящи чинии“). В субполярните области и зони на авроралния овал йоносферата е свързана с най-динамичните области на магнитосферата и следователно е най-чувствителна към смущения, идващи от Слънцето. Магнитните бури на високи географски ширини могат почти напълно да блокират радиото за няколко дни. В същото време, разбира се, много други области на дейност, като въздушния трафик, също замръзват. Ето защо всички услуги, които активно използват радиокомуникации, станаха едни от първите реални потребители на информация за космическото време още в средата на 20 век.

Актуални струи в космоса и на Земята
Феновете на книги за полярни пътешественици са чували не само за прекъсвания в радиокомуникациите, но и за ефекта на „лудата стрела“: по време на магнитни бури чувствителната стрелка на компаса започва да се върти като луда, безуспешно опитвайки се да проследи всички промени в посока на геомагнитното поле. Вариациите на полето се създават от струи йоносферни токове със сила от милиони ампери - електроструи, които възникват в полярни и аврорални ширини с промени в веригата на магнитосферния ток. На свой ред, магнитните вариации, съгласно добре известния закон на електромагнитната индукция, генерират вторични електрически токове в проводимите слоеве на земната литосфера, в солена вода и в изкуствени проводници, които са наблизо. Индуцираната потенциална разлика е малка и възлиза на около няколко волта на километър (максималната стойност е регистрирана през 1940 г. в Норвегия и е около 50 V/km), но при дълги проводници с ниско съпротивление – съобщителни и електропроводи, тръбопроводи, релси. железници- общата сила на индуцираните токове може да достигне десетки и стотици ампери.

Най-малко защитени от такова влияние са въздушните комуникационни линии за ниско напрежение. Наистина, значителни смущения, възникнали по време на магнитни бури, вече са забелязани на първите телеграфни линии, построени в Европа през първата половина на 19 век. Докладите за тези намеси вероятно могат да се считат за първото историческо доказателство за нашата зависимост от космическото време. Оптичните комуникационни линии, които са широко разпространени в момента, са нечувствителни към такова влияние, но те няма да се появят в руската пустош за дълго време. Геомагнитната активност също трябва да причини значителни проблеми за железопътната автоматизация, особено в субполярните региони. И в тръбите на нефтопроводите, често простиращи се на много хиляди километри, индуцираните токове могат значително да ускорят процеса на корозия на метала.

В електропроводи, работещи с променлив ток с честота 50-60 Hz, индуцираните токове, които се променят с честота по-малка от 1 Hz, на практика правят само малка постоянна добавка към основния сигнал и трябва да имат малък ефект върху общата мощност. Въпреки това, след авария, която се случи по време на най-силната магнитна буря през 1989 г. в канадската електрическа мрежа и остави половин Канада без електричество за няколко часа, тази гледна точка трябваше да бъде преразгледана. Причината за аварията са трансформатори. Внимателни изследвания показват, че дори малко добавяне на постоянен ток може да разруши трансформатор, предназначен да преобразува променлив ток. Факт е, че компонентът на постоянен ток въвежда трансформатора в неоптимален режим на работа с прекомерно магнитно насищане на сърцевината. Това води до прекомерно поглъщане на енергия, прегряване на намотките и в крайна сметка до отказ на цялата система. Последващият анализ на работата на всички електроцентрали в Северна Америка също разкри статистическа връзка между броя на авариите в зоните с висок риск и нивото на геомагнитна активност.

Космос и човек
Всички описани по-горе прояви на космическото време могат условно да се характеризират като технически и физически основитяхното влияние е общоизвестно - това е прякото въздействие на потоците от заредени частици и електромагнитните вариации. Въпреки това е невъзможно да не се споменат други аспекти на слънчево-земните отношения, чиято физическа природа не е съвсем ясна, а именно ефектът от слънчевата променливост върху климата и биосферата.

Флуктуациите в общия поток на слънчевата радиация, дори по време на силни изригвания, са по-малко от една хилядна от слънчевата константа, тоест изглежда, че те са твърде малки, за да променят директно топлинния баланс на земната атмосфера. Въпреки това има редица косвени доказателства, дадени в книгите на А. Л. Чижевски и други изследователи, свидетелстващи за реалността на слънчевото влияние върху климата и времето. Например, беше отбелязана подчертана цикличност на различни вариации на времето с периоди, близки до 11- и 22-годишни периоди на слънчева активност. Тази периодичност се отразява и в обектите на дивата природа - забелязва се по промяната в дебелината на дървесните пръстени.

Понастоящем прогнозите за влиянието на геомагнитната активност върху състоянието на човешкото здраве са широко разпространени (може би дори твърде широко). Мнението, че благосъстоянието на хората зависи от магнитните бури, вече е твърдо установено в общественото съзнание и дори се потвърждава от някои статистически изследвания: например, броят на хората, хоспитализирани от линейка, и броят на обострянията на сърдечно-съдови заболявания ясно се увеличават след магнитна буря. От гледна точка на академичната наука обаче доказателства все още не са събрани. Освен това няма орган или тип клетка в човешкото тяло, който да твърди, че е достатъчно чувствителен приемник на геомагнитни вариации. Като алтернативен механизъм за въздействие на магнитните бури върху живия организъм често се разглеждат инфразвуковите трептения - звукови вълни с честоти под един херц, близки до естествената честота на мн. вътрешни органи. Инфразвукът, вероятно излъчван от активната йоносфера, може да повлияе резонансно на човешката сърдечно-съдова система. Остава само да се отбележи, че въпросите за зависимостта на космическото време от биосферата все още чакат своя внимателен изследовател и засега остават може би най-интригуващата част от науката за слънчево-земните отношения.

Като цяло влиянието на космическото време върху нашия живот вероятно може да се признае за значително, но не и катастрофално. Магнитосферата и йоносферата на Земята ни защитават добре от космически заплахи. В този смисъл би било интересно да анализираме историята на слънчевата активност, опитвайки се да разберем какво може да ни очаква в бъдеще. Първо, в момента има тенденция към увеличаване на влиянието на слънчевата активност, свързана с отслабването на нашия щит - магнитното поле на Земята - с повече от 10 процента през последния половин век и едновременното удвояване на магнитния поток на Слънце, което служи като основен посредник в предаването на слънчевата активност.

Второ, анализът на слънчевата активност през целия период на наблюдения на слънчеви петна (от началото на 17 век) показва, че слънчевият цикъл, средно равен на 11 години, не винаги е съществувал. През втората половина на 17 век, по време на така наречения минимум на Маундер, слънчеви петна практически не се наблюдават в продължение на няколко десетилетия, което косвено показва минимум на геомагнитна активност. Въпреки това е трудно да се нарече този период идеален за живот: той съвпадна с така наречената Малка ледникова епоха - години на необичайно студено време в Европа. Случайно ли е или не съвременна наукане е известно със сигурност.

В по-ранна история също са отбелязани периоди на аномално висока слънчева активност. И така, в някои години от първото хилядолетие от н.е., полярните сияния са били постоянно наблюдавани в Южна Европа, което показва чести магнитни бури, и Слънцето е изглеждало замъглено, вероятно поради присъствието на повърхността му на огромно слънчево петно ​​или коронална дупка - друг обект, който причинява повишена геомагнитна активност. Ако такъв период на непрекъсната слънчева активност започне днес, комуникациите и транспортът, а с тях и цялата световна икономика, биха били в трудна ситуация.

* * *
Космическото време постепенно заема полагащото му се място в нашето съзнание. Както при обикновеното време, искаме да знаем какво ни очаква както в далечното бъдеще, така и през следващите дни. Разгърната е мрежа от слънчеви обсерватории и геофизични станции за изследване на Слънцето, магнитосферата и йоносферата на Земята, а цяла флотилия от изследователски сателити се издига в околоземното пространство. Въз основа на своите наблюдения учените ни предупреждават за слънчеви изригвания и магнитни бури.

Литература Кипенхан Р. 100 милиарда слънца: раждането, животът и смъртта на звездите. - М., 1990. Куликов К. А., Сидоренко Н. С. Планета Земя. - М., 1972. Мирошниченко Л. И. Слънцето и космическите лъчи. - М., 1970. Паркър Е. Н. Слънчев вятър // Астрономия на невидимото. - М., 1967.
По материали на списание "Наука и живот"

Вероятно сте обърнали внимание на всякакви банери и цели страници в сайтове за радиолюбители, съдържащи различни индекси и индикатори за текущата слънчева и геомагнитна активност. Ето те са необходими, за да оценим условията за преминаване на радиовълни в близко бъдеще. Въпреки цялото разнообразие от източници на данни, един от най-популярните са банерите, които се предоставят от Paul Herrman (N0NBH) и то напълно безплатно.

На сайта му можете да изберете някой от наличните 21 банери, които да поставите на удобно за вас място или да използвате ресурсите, на които тези банери вече са инсталирани. Общо те могат да показват до 24 опции в зависимост от формата на банера. По-долу е обобщено описание на всяка от опциите за банери. На различни банери обозначенията на едни и същи параметри могат да се различават, поради което в някои случаи се дават няколко опции.

Параметри на слънчевата активност

Индексите на слънчевата активност отразяват нивото на електромагнитното излъчване и интензивността на потока от частици, чийто източник е Слънцето.
Интензивност на слънчевата радиация (SFI)

SFI е мярка за интензитета на излъчване с честота 2800 MHz, генерирано от Слънцето. Тази величина няма пряк ефект върху преминаването на радиовълните, но нейната стойност е много по-лесна за измерване и тя корелира добре с нивата на слънчевата ултравиолетова и рентгенова радиация.
Номер на слънчевото петно ​​(SN)

SN не е само броят на слънчевите петна. Стойността на тази стойност зависи от броя и размера на петната, както и от естеството на тяхното местоположение върху повърхността на Слънцето. Диапазонът на стойностите на SN е от 0 до 250. Колкото по-висока е стойността на SN, толкова по-висок е интензитетът на ултравиолетовото и рентгеновото лъчение, което увеличава йонизацията на земната атмосфера и води до образуването на слоеве D, E и В него F. С увеличаване на нивото на йонизация на йоносферата максималната приложима честота (MUF). По този начин увеличаването на стойностите на SFI и SN показва повишаване на степента на йонизация в слоевете E и F, което от своя страна има положителен ефект върху условията за преминаване на радиовълни.

Интензитет на рентгеновите лъчи (X-Ray)

Стойността на този показател зависи от интензитета на рентгеновото лъчение, достигащо Земята. Стойността на параметъра се състои от две части - буква, която отразява класа на радиационна активност, и цифра, която показва мощността на излъчване в единици W/m2. Степента на йонизация на D слоя на йоносферата зависи от интензитета на рентгеновите лъчи. Обикновено през деня слой D абсорбира радиосигнали в нискочестотни HF ленти (1,8 - 5 MHz) и значително намалява сигналите в честотния диапазон 7-10 MHz. С увеличаването на интензитета на рентгеновите лъчи D-слоят се разширява и екстремни ситуацииможе да абсорбира радиосигнали в почти цялата HF лента, затруднявайки радиокомуникацията и понякога водейки до почти пълно радиомълчание, което може да продължи няколко часа.

Тази стойност отразява относителния интензитет на цялата слънчева радиация в ултравиолетовия диапазон (дължина на вълната 304 ангстрьома). Ултравиолетовото лъчение има значителен ефект върху нивото на йонизация на йоносферния слой F. Стойността на 304A корелира със стойността на SFI, така че увеличаването му води до подобряване на условията за преминаване на радиовълни чрез отражение от слоя F .

Междупланетно магнитно поле (Bz)

Индексът Bz отразява силата и посоката на междупланетното магнитно поле. Положителната стойност на този параметър означава, че посоката на междупланетното магнитно поле съвпада с посоката на магнитното поле на Земята, а отрицателната стойност показва отслабване на магнитното поле на Земята и намаляване на неговите екраниращи ефекти, което от своя страна засилва въздействието на заредени частици върху земната атмосфера.

Слънчев вятър (Solar Wind/SW)

SW е скоростта на заредените частици (km/h), достигащи земната повърхност. Стойността на индекса може да варира от 0 до 2000. Типичната стойност е около 400. Колкото по-висока е скоростта на частиците, толкова по-голям натиск изпитва йоносферата. При стойности на SW над 500 km/h, слънчевият вятър може да причини смущение на магнитното поле на Земята, което в крайна сметка ще доведе до разрушаване на йоносферния слой F, намаляване на нивото на йонизация на йоносферата и влошаване на условията за преминаване на КВ обхватите.

Протонен поток (Ptn Flx/PF)

PF е плътността на протоните вътре в магнитното поле на Земята. Обичайната стойност не надвишава 10. Протоните, които са взаимодействали с магнитното поле на Земята, се движат по неговите линии към полюсите, променяйки плътността на йоносферата в тези зони. При стойности на протонна плътност над 10 000 се увеличава затихването на радиосигналите, преминаващи през полярните зони на Земята, а при стойности над 100 000 е възможно пълно отсъствие на радиокомуникация.

Електронен поток (Elc Flx/EF)

Този параметър отразява интензитета на електронния поток вътре в магнитното поле на Земята. Йоносферният ефект от взаимодействието на електрони с магнитно поле е подобен на протонния поток по авроралните пътеки при стойности на EF над 1000.
Ниво на шум (Sig Noise Lvl)

Тази стойност, в единици от скалата на S-метър, показва нивото на шумовия сигнал, който е резултат от взаимодействието на слънчевия вятър с магнитното поле на Земята.

Параметри на геомагнитната активност

Има два аспекта, в които информацията за геомагнитната ситуация е важна за оценка на разпространението на радиовълните. От една страна, с увеличаване на смущението на магнитното поле на Земята, йоносферният слой F се разрушава, което се отразява негативно на преминаването на къси вълни. От друга страна възникват условия за аврорално преминаване на УКВ.

Индекси A и K (A-Ind/K-Ind)

Състоянието на магнитното поле на Земята се характеризира с индекси А и К. Увеличаването на стойността на индекса К показва нарастващата му нестабилност. Стойностите на K по-големи от 4 показват наличието на магнитна буря. Индекс А се използва като базова стойност за определяне на динамиката на промените в стойностите на индекс К.
Аврора (Aurora/Aur Act)

Стойността на този параметър е производна на нивото на мощността на слънчевата енергия, измерена в гигавати, която достига до полярните региони на Земята. Параметърът може да приема стойности в диапазона от 1 до 10. Колкото по-високо е нивото на слънчевата енергия, толкова по-силна е йонизацията на F слоя на йоносферата. Колкото по-висока е стойността на този параметър, толкова по-ниска е ширината на границата на авроралната шапка и толкова по-голяма е вероятността за поява на сияние. При високи стойности на параметъра става възможно провеждането на радиокомуникации на дълги разстояния на VHF, но в същото време полярните пътища на HF честотите могат да бъдат частично или напълно блокирани.

Географска ширина

Максималната географска ширина, на която е възможно авроралното преминаване.

Максимална използваема честота (MUF)

Стойността на максималната използваема честота, измерена в определената метеорологична обсерватория (или обсерватории, в зависимост от вида на банера) в даден момент от времето (UTC).

Затихване на пътя Земя-Луна-Земя (EME Deg)

Този параметър характеризира степента на затихване в децибели на радиосигнала, отразен от лунната повърхност по пътя Земя-Луна-Земя, и може да отнеме следните стойности: Много лошо (> 5,5 dB), лошо (> 4 dB), задоволително (> 2,5 dB), добро (> 1,5 dB), отлично (

Геомагнитна обстановка (Geomag Field)

Този параметър характеризира текущата геомагнитна ситуация въз основа на стойността на индекса K. Скалата му е условно разделена на 9 нива от Неактивна до Екстремна буря. Със стойностите на Major, Severe и Extreme Storm, HF лентите се влошават до пълното им затваряне и вероятността от аврорално предаване се увеличава.

При липса на програма добра прогнозна прогноза може да се направи независимо. Очевидно големите стойности на индекса на слънчевия поток са добри. Най-общо казано, колкото по-интензивен е потокът, толкова по-добри ще бъдат условията на високите честотни ленти, включително лентата 6 м. Трябва обаче да имате предвид и стойностите на потока от предишния ден. Поддържането на високи стойности в продължение на няколко дни ще осигури по-висока степен на йонизация на слоя F2 на йоносферата. Обикновено стойности над 150 гарантират добро HF покритие. Високите нива на геомагнитна активност също имат неблагоприятен страничен ефект, който значително намалява MUF. Колкото по-високо е нивото на геомагнитна активност според индексите Ap и Kp, толкова по-нисък е MUF. Действителните стойности на MUF зависят не само от силата на магнитната буря, но и от нейната продължителност.