Campo geomagnético: características, estructura, características e historia de la investigación. Los principales factores del clima espacial Campo geomagnético 2 puntos ¿Qué significa?
Las variaciones diarias regulares en el campo magnético son creadas principalmente por cambios en las corrientes en la ionosfera de la Tierra debido a cambios en la iluminación de la ionosfera por parte del Sol durante el día. Se crean variaciones irregulares en el campo magnético debido al impacto del flujo de plasma solar (viento solar) en la magnetosfera de la Tierra, los cambios dentro de la magnetosfera y la interacción de la magnetosfera y la ionosfera.
El viento solar es una corriente de partículas ionizadas que fluyen desde la corona solar a una velocidad de 300 a 1200 km/s (la velocidad del viento solar cerca de la Tierra es de unos 400 km/s) hacia el espacio circundante. El viento solar deforma las magnetosferas de los planetas, genera auroras y cinturones de radiación de los planetas. El viento solar se intensifica durante las erupciones solares.
Una poderosa erupción solar va acompañada de la emisión de una gran cantidad de partículas aceleradas: rayos cósmicos solares. Los más energéticos de ellos (108-109 eV) empiezan a llegar a la Tierra 10 minutos después del máximo de llamarada.
Se puede observar un aumento del flujo de rayos cósmicos solares cerca de la Tierra durante varias decenas de horas. La invasión de los rayos cósmicos solares en la ionosfera de las latitudes polares provoca su ionización adicional y, en consecuencia, el deterioro de las comunicaciones de radio de onda corta.
La llamarada genera una poderosa onda de choque y expulsa una nube de plasma al espacio interplanetario. Moviéndose a una velocidad de más de 100 km/s, la onda de choque y la nube de plasma llegan a la Tierra en 1,5-2 días, provocando cambios bruscos en el campo magnético, es decir, tormenta magnética, aumento de auroras, perturbaciones ionosféricas.
Existe evidencia de que se produce una reorganización notable del campo bárico de la troposfera de 2 a 4 días después de una tormenta magnética. Esto conduce a un aumento de la inestabilidad atmosférica, una violación de la naturaleza de la circulación del aire (en particular, aumenta la ciclogénesis).
Índices de actividad geomagnética
Los índices de actividad geomagnética tienen por objeto describir las variaciones en el campo magnético terrestre provocadas por causas irregulares.
Índices K
índice K- índice cuasi-logarítmico de tres horas. K es la desviación del campo magnético terrestre de la norma durante un intervalo de tres horas. El índice fue introducido por J. Bartels en 1938 y representa valores del 0 al 9 para cada intervalo de tres horas (0-3, 3-6, 6-9, etc.) de la hora mundial. El índice K aumenta en uno con un aumento de aproximadamente el doble en la perturbación.
índice kp es un índice planetario de tres horas introducido en Alemania basado en el índice K. Kp se calcula como el valor promedio de los índices K determinados en 16 observatorios geomagnéticos ubicados entre 44 y 60 grados de latitud geomagnética norte y sur. Su rango también es de 0 a 9.
y los indices
un índice- índice diario de actividad geomagnética, obtenido como un promedio de ocho valores de tres horas, se mide en unidades de fuerza de campo magnético nT - nanotesla y caracteriza la variabilidad del campo magnético de la Tierra en un punto dado en el espacio.
Recientemente, en lugar del índice Kp, a menudo se usa el índice Ap. El índice Ap se mide en nanoteslas.
AP- índice planetario obtenido sobre la base de datos promediados en índices A recibidos de estaciones ubicadas en todo el mundo. Dado que las perturbaciones magnéticas se manifiestan de diferentes maneras en diferentes lugares del globo, cada observatorio tiene su propia tabla de cálculos de índices y relaciones, construida de tal manera que diferentes observatorios dan los mismos índices en promedio durante un largo intervalo de tiempo.
Cualitativamente, el estado del campo magnético en función del índice Kp
Kp Kp = 2, 3 - débilmente perturbado;
Kp = 4 - perturbado;
Kp = 5, 6 - tormenta magnética;
Kp >= 7 - fuerte tormenta magnética.
Para el observatorio de Moscú:
| Variaciones del campo magnético [nT] | 5-10 | 10-20 | 20-40 | 40-70 | 70-120 | 120-200 | 200-330 | 330-500 | >550 | |
| Índice K | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
Pronóstico y seguimiento de tormentas magnéticas a un mes
Nivel de tormentas geomagnéticas
El siguiente gráfico muestra el índice de perturbación geomagnética. Este índice determina el nivel de las tormentas magnéticas.
Cuanto más grande es, más fuerte es la perturbación. El gráfico se actualiza automáticamente cada 15 minutos. Hora indicada Moscú
El estado del campo magnético en función del índice Kp.
Kp< 2 — спокойное;
K p = 2, 3 está débilmente perturbado;
K p = 4 - perturbado;
K p = 5, 6 - tormenta magnética;
K p = 7, 8 - fuerte tormenta magnética;
K p = 9 es una tormenta geomagnética muy fuerte.
Una tormenta magnética es una perturbación en el campo magnético de nuestro planeta. Este fenómeno natural suele durar desde varias horas hasta un día o más.
¿Dónde se puede ver la aurora ahora?
Puedes ver la aurora boreal en línea.
En la imagen a continuación, puede observar la emisión de flujos de radiación de nuestro Sol durante las erupciones. Un peculiar pronóstico de tormentas magnéticas. La tierra se indica con un punto amarillo y la hora y la fecha se encuentran en la esquina superior izquierda.
El estado de la atmósfera solar.
A continuación se muestra un resumen del estado de la atmósfera solar, la magnetosfera de la Tierra, así como un pronóstico de actividad magnética durante tres días para Moscú y San Petersburgo.
La superficie del Sol tomada del 14 al 30 de octubre de 2014. El video muestra un grupo de manchas solares AR 2192, el mayor de los dos últimos ciclos solares (22 años).
El widget de tormentas magnéticas muestra los valores pronosticados promedio del índice geomagnético global ( cr-índice) de la Tierra, basado en datos geofísicos de doce observatorios de todo el mundo.
Cr-index: caracteriza el campo geomagnético en una escala de toda la Tierra.
En diferentes partes de la superficie terrestre, el índice Cr difiere en 1-2 unidades. El rango completo del índice Cr es de 1 a 9 unidades. En diferentes continentes, el índice puede diferir en una o dos unidades (+/-), con un rango completo de cero a nueve.
El informador predice tormentas magnéticas para 3 días, ocho valores por día, por cada 3 horas del día.
El verde es un nivel seguro de actividad geomagnética.
Color rojo - tormenta magnética (índice Cr > 5).
Cuanto más alta sea la línea vertical roja, más fuerte será la tormenta magnética.
El nivel a partir del cual es probable que haya impactos significativos en la salud de las personas sensibles al clima (índice Cr > 6) está marcado con una línea horizontal roja.
Se aceptan los siguientes coeficientes de índice Cr:
Los siguientes índices de campo magnético son relativamente saludables: Cr \u003d 0-1: la situación geomagnética es tranquila; Cr = 1-2 - entorno geomagnético de tranquilo a levemente perturbado; Cr = 3-4 - de levemente perturbado a perturbado. Los siguientes índices de campo magnético son desfavorables para la salud: Cr = 5-6 – tormenta magnética; Cr = 7-8 - gran tormenta magnética; Cr = 9 - el valor máximo posible
Según www.meteofox.ru
INFLUENCIA DE LOS FACTORES COSMO-FÍSICOS EN LA BIOSFERA.
Se realizó un análisis de los hechos que confirman la influencia del Sol, así como de los campos electromagnéticos de origen natural y artificial sobre los organismos vivos. Se han presentado suposiciones sobre las fuentes y el mecanismo de respuesta humana a las tormentas magnéticas, la naturaleza de las "ventanas de frecuencia bioeficaces" y la sensibilidad a los campos electromagnéticos de diversas génesis. Se discute el aspecto sociohistórico de la influencia del clima espacial en las personas.
El texto completo del artículo se puede encontrar aquí
LA NATURALEZA TIENE CLIMA ESPACIAL
Candidato de Ciencias Físicas y Matemáticas A. PETRUKOVYCH, Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas L. ZELENY
Instituto de Investigaciones Espaciales.
En el siglo XX, la civilización terrestre cruzó imperceptiblemente un hito muy importante en su desarrollo. La tecnosfera, el área de actividad humana, se ha expandido mucho más allá de los límites del hábitat natural, la biosfera. Esta expansión es tanto espacial, debido a la exploración del espacio exterior, como de naturaleza cualitativa, debido al uso activo de nuevos tipos de energía y ondas electromagnéticas. Pero aún así, para los extraterrestres que nos miran desde una estrella distante, la Tierra sigue siendo solo un grano de arena en el océano de plasma que llena sistema solar y el universo entero, y nuestra etapa de desarrollo se puede comparar más con los primeros pasos de un niño que con el logro de la madurez. El nuevo mundo que se ha abierto a la humanidad no es menos complejo y, como, de hecho, en la Tierra, está lejos de ser siempre amigable. Al dominarlo, no estuvo exento de pérdidas y errores, pero gradualmente aprendemos a reconocer nuevos peligros y superarlos. Y hay muchos de estos peligros. Este es el fondo de radiación en la atmósfera superior y la pérdida de comunicación con satélites, aeronaves y estaciones terrestres, e incluso accidentes catastróficos en líneas de comunicación y líneas eléctricas que ocurren durante poderosas tormentas magnéticas.
El sol es nuestro todo
El sol es verdaderamente el centro de nuestro mundo. Durante miles de millones de años, mantiene los planetas a su alrededor y los calienta. La Tierra es muy consciente de los cambios en la actividad solar, que actualmente se manifiestan principalmente en forma de ciclos de 11 años. Durante las ráfagas de actividad, que se vuelven más frecuentes en los máximos del ciclo, nacen en la corona del Sol flujos intensos de rayos X y partículas energéticas cargadas - rayos cósmicos solares - y enormes masas de plasma y campo magnético (magnético). nubes) son expulsados al espacio interplanetario. Aunque la magnetosfera y la atmósfera de la Tierra protegen de manera bastante confiable a todos los seres vivos de la exposición directa a las partículas y la radiación solar, muchas creaciones de manos humanas, por ejemplo, la radioelectrónica, la tecnología aeronáutica y espacial, las líneas de comunicación y energía, las tuberías, son muy sensibles a la radiación electromagnética. y efectos corpusculares provenientes del espacio cercano a la Tierra.
Familiaricémonos ahora con las manifestaciones más importantes en la práctica de la actividad solar y geomagnética, a menudo llamadas "clima espacial".
¡Peligrosamente! ¡Radiación!
Quizás una de las manifestaciones más llamativas de la hostilidad del espacio exterior hacia el hombre y sus creaciones, excepto, por supuesto, por un vacío casi total para los estándares terrestres, es la radiación: electrones, protones y núcleos más pesados acelerados a velocidades enormes y capaces de destruir moléculas orgánicas e inorgánicas. El daño que la radiación causa a los seres vivos es bien conocido, pero una dosis de radiación suficientemente grande (es decir, la cantidad de energía absorbida por una sustancia y gastada en su destrucción física y química) también puede inutilizar los sistemas electrónicos. La electrónica también sufre de "fallas únicas", cuando partículas de energía especialmente alta, que penetran profundamente en un microcircuito electrónico, cambian el estado eléctrico de sus elementos, derribando células de memoria y provocando falsos positivos. Cuanto más complejo y moderno es el chip, menor es el tamaño de cada elemento y mayor es la probabilidad de fallos que pueden llevar a su funcionamiento incorrecto e incluso a la parada del procesador. Esta situación es similar en sus consecuencias a la congelación repentina de una computadora en medio de la escritura, con la única diferencia de que el equipo de los satélites, en general, está diseñado para operación automática. Para corregir el error, hay que esperar a la próxima sesión de comunicación con la Tierra, siempre que el satélite pueda comunicarse.
Los primeros rastros de radiación de origen cósmico en la Tierra fueron descubiertos por el austriaco Victor Hess allá por 1912. Más tarde, en 1936, por este descubrimiento recibió premio Nobel. La atmósfera nos protege eficazmente de la radiación cósmica: muy pocos de los llamados rayos cósmicos galácticos con energías superiores a unos pocos gigaelectronvoltios, nacidos fuera del sistema solar, llegan a la superficie de la Tierra. Por tanto, el estudio de las partículas energéticas fuera de la atmósfera terrestre se convirtió inmediatamente en una de las principales tareas científicas de la era espacial. El primer experimento para medir su energía lo llevó a cabo un grupo del investigador soviético Sergei Vernov en 1957. La realidad superó todas las expectativas: los instrumentos se salieron de escala. Un año después, el jefe de un experimento estadounidense similar, James Van Allen, se dio cuenta de que no se trataba de un mal funcionamiento del dispositivo, sino de flujos realmente poderosos de partículas cargadas que no estaban relacionadas con los rayos galácticos. La energía de estas partículas no es lo suficientemente grande como para que lleguen a la superficie terrestre, pero en el espacio esta "escasez" se ve más que compensada por su número. La principal fuente de radiación en la vecindad de la Tierra resultó ser partículas cargadas de alta energía que "viven" en la magnetosfera interna de la Tierra, en los llamados cinturones de radiación.
Se sabe que el campo magnético casi dipolar de la magnetosfera interna de la Tierra crea zonas especiales de "botellas magnéticas" en las que las partículas cargadas pueden ser "capturadas" durante mucho tiempo, girando alrededor de las líneas de fuerza. En este caso, las partículas se reflejan periódicamente desde los extremos cercanos a la Tierra de la línea de campo (donde aumenta el campo magnético) y se desplazan lentamente alrededor de la Tierra en un círculo. En el cinturón de radiación interior más poderoso, los protones con energías de hasta cientos de megaelectronvoltios están bien retenidos. Las dosis de radiación que se pueden obtener durante su paso son tan altas que solo los satélites de investigación corren el riesgo de retenerla durante mucho tiempo. Las naves tripuladas se esconden en órbitas inferiores, y la mayoría de los satélites de comunicaciones y navegación se encuentran en órbitas por encima de este cinturón. El cinturón interior se acerca a la Tierra más cerca de los puntos de reflexión. Debido a la presencia de anomalías magnéticas (desviaciones del campo geomagnético de un dipolo ideal), en aquellos lugares donde el campo se debilita (por encima de la llamada anomalía brasileña), las partículas alcanzan alturas de 200-300 kilómetros, y en aquellos donde se mejora (por encima de la anomalía de Siberia Oriental), - 600 kilómetros. Por encima del ecuador, el cinturón está a 1500 kilómetros de la Tierra. Por sí mismo, el cinturón interior es bastante estable, pero durante las tormentas magnéticas, cuando el campo geomagnético se debilita, su límite condicional desciende aún más cerca de la Tierra. Por lo tanto, la posición del cinturón y el grado de actividad solar y geomagnética deben tenerse en cuenta al planificar los vuelos de cosmonautas y astronautas que trabajan en órbitas con una altura de 300-400 kilómetros.
Los electrones energéticos se retienen más eficientemente en el cinturón de radiación exterior. La "población" de este cinturón es muy inestable y aumenta muchas veces durante las tormentas magnéticas debido a la inyección de plasma desde la magnetosfera exterior. Desafortunadamente, es precisamente a lo largo de la periferia exterior de este cinturón por donde pasa la órbita geoestacionaria, que es indispensable para colocar satélites de comunicación: el satélite "cuelga" inmóvil sobre un punto del globo (su altura es de unos 42 mil kilómetros). Dado que la dosis de radiación creada por los electrones no es tan grande, el problema de la electrificación de los satélites pasa a primer plano. El hecho es que cualquier objeto sumergido en plasma debe estar en equilibrio eléctrico con él. Por lo tanto, absorbe una cierta cantidad de electrones, adquiriendo una carga negativa y un potencial "flotante" correspondiente, aproximadamente igual a la temperatura de los electrones, expresada en electronvoltios. Las nubes de electrones calientes (de hasta cientos de kiloelectronvoltios) que aparecen durante las tormentas magnéticas dan a los satélites una carga negativa adicional distribuida de manera desigual debido a la diferencia en las características eléctricas de los elementos de la superficie. Las diferencias de potencial entre las partes adyacentes de los satélites pueden alcanzar decenas de kilovoltios, provocando descargas eléctricas espontáneas que inutilizan los equipos eléctricos. La consecuencia más famosa de este fenómeno fue la avería durante una de las tormentas magnéticas de 1997 del satélite estadounidense TELSTAR, que dejó sin comunicación con buscapersonas a una parte importante de los Estados Unidos. Dado que los satélites geoestacionarios suelen estar diseñados para funcionar entre 10 y 15 años y cuestan cientos de millones de dólares, la investigación sobre la electrificación de la superficie en el espacio exterior y los métodos para combatirla suelen ser un secreto comercial.
Otra fuente importante y más inestable de radiación cósmica son los rayos cósmicos solares. Los protones y las partículas alfa, acelerados a decenas y cientos de megaelectronvoltios, llenan el sistema solar solo por un corto tiempo después de una erupción solar, pero la intensidad de las partículas las convierte en la principal fuente de peligro de radiación en la magnetosfera exterior, donde el campo geomagnético todavía es demasiado débil para proteger los satélites. Las partículas solares en el contexto de otras fuentes de radiación más estables también son "responsables" del deterioro a corto plazo de la situación de la radiación en la magnetosfera interna, incluso en altitudes utilizadas para vuelos tripulados.
Las partículas energéticas penetran más profundamente en la magnetosfera en las regiones polares, ya que las partículas aquí pueden moverse libremente a lo largo de líneas de campo que son casi perpendiculares a la superficie de la Tierra durante la mayor parte del camino. Las regiones ecuatoriales están más protegidas: allí el campo geomagnético, casi paralelo a la superficie terrestre, cambia la trayectoria de las partículas a una espiral y se las lleva. Por lo tanto, las trayectorias de vuelo en latitudes altas son mucho más peligrosas desde el punto de vista del daño por radiación que las de latitudes bajas. Esta amenaza se aplica no solo a las naves espaciales, sino también a la aviación. A altitudes de 9 a 11 kilómetros, por donde pasa la mayoría de las rutas de aviación, el fondo general de radiación cósmica ya es tan alto que la dosis anual que reciben las tripulaciones, el equipo y los viajeros frecuentes debe controlarse de acuerdo con las normas establecidas para las actividades peligrosas de radiación. Los aviones de pasajeros supersónicos "Concorde", que se elevan a alturas aún mayores, tienen contadores de radiación a bordo y deben volar al sur de la ruta de vuelo más corta del norte entre Europa y América si el nivel de radiación actual excede un valor seguro. Sin embargo, después de las erupciones solares más poderosas, la dosis recibida incluso durante un vuelo en un avión convencional puede ser más que la dosis de cien exámenes fluorográficos, lo que hace que uno considere seriamente el tema de un cese total de vuelos en ese momento. Afortunadamente, los estallidos de actividad solar de este nivel se registran con menos frecuencia que una vez por año. ciclo solar- 11 años.
Ionosfera excitada
En el nivel inferior del circuito eléctrico solar-terrestre se encuentra la ionosfera, la capa de plasma más densa de la Tierra, literalmente como una esponja que absorbe tanto la radiación solar como la precipitación de partículas energéticas de la magnetosfera. Después de las erupciones solares, la ionosfera, que absorbe los rayos X solares, se calienta y se hincha, de modo que aumenta la densidad del plasma y el gas neutro a una altitud de varios cientos de kilómetros, creando una resistencia aerodinámica adicional significativa al movimiento de satélites y naves espaciales tripuladas. Ignorar este efecto puede provocar una desaceleración "inesperada" del satélite y una pérdida de altitud de vuelo. Quizás el caso más infame de tal error fue la caída de la estación estadounidense Skylab, que fue "perdida" después de la erupción solar más grande que ocurrió en 1972. Afortunadamente, durante el descenso desde la órbita de la estación Mir, el Sol estaba en calma, lo que facilitó el trabajo de la balística rusa.
Sin embargo, quizás el efecto más importante para la mayoría de los habitantes de la Tierra es la influencia de la ionosfera en el estado del radio éter. El plasma absorbe con mayor eficacia las ondas de radio sólo cerca de una determinada frecuencia de resonancia, que depende de la densidad de las partículas cargadas y es igual a unos 5-10 megahercios para la ionosfera. Las ondas de radio de una frecuencia más baja se reflejan desde los límites de la ionosfera, y las ondas de una frecuencia más alta la atraviesan, y el grado de distorsión de la señal de radio depende de la proximidad de la frecuencia de la onda a la resonante. La ionosfera tranquila tiene una estructura estratificada estable, lo que permite, debido a múltiples reflejos, recibir una señal de radio de onda corta (con una frecuencia inferior a la resonante) a lo largo el mundo. Las ondas de radio con frecuencias superiores a 10 megahercios viajan libremente a través de la ionosfera hacia el espacio exterior. Por lo tanto, las estaciones de radio VHF y FM solo se pueden escuchar en las cercanías del transmisor, y en frecuencias de cientos y miles de megahercios se comunican con la nave espacial.
Durante las erupciones solares y las tormentas magnéticas, la cantidad de partículas cargadas en la ionosfera aumenta, y de manera tan desigual que se crean grupos de plasma y capas "extra". Esto da como resultado una reflexión, absorción, distorsión y refracción impredecibles de las ondas de radio. Además, la magnetosfera y la ionosfera inestables generan ondas de radio por sí mismas, llenando un amplio rango de frecuencias con ruido. En la práctica, la magnitud del fondo radioeléctrico natural se vuelve comparable al nivel de una señal artificial, lo que genera importantes dificultades en el funcionamiento de los sistemas de navegación y comunicaciones terrestres y espaciales. La comunicación por radio incluso entre puntos vecinos puede volverse imposible, pero en su lugar puede escuchar accidentalmente alguna estación de radio africana, y en la pantalla del localizador puede ver objetivos falsos (que a menudo se confunden con "platillos voladores"). En las regiones y zonas subpolares del óvalo auroral, la ionosfera está asociada con las regiones más dinámicas de la magnetosfera y, por lo tanto, es más sensible a las perturbaciones provenientes del Sol. Las tormentas magnéticas en latitudes altas pueden bloquear casi por completo la radio durante varios días. Al mismo tiempo, por supuesto, muchas otras áreas de actividad, como el tráfico aéreo, también se congelan. Es por eso que todos los servicios que utilizan activamente las comunicaciones por radio se convirtieron en uno de los primeros consumidores reales de información sobre el clima espacial a mediados del siglo XX.
Chorros de corriente en el espacio y en la Tierra
Los fanáticos de los libros sobre viajeros polares han escuchado no solo sobre las interrupciones en las comunicaciones por radio, sino también sobre el efecto de la "flecha loca": durante las tormentas magnéticas, la aguja de la brújula sensible comienza a girar como loca, tratando sin éxito de realizar un seguimiento de todos los cambios en el dirección del campo geomagnético. Las variaciones de campo son creadas por chorros de corrientes ionosféricas con una fuerza de millones de amperios, electrochorros que surgen en latitudes polares y aurorales con cambios en el circuito de corriente magnetosférica. A su vez, las variaciones magnéticas, según la conocida ley de la inducción electromagnética, generan corrientes eléctricas secundarias en las capas conductoras de la litosfera terrestre, en el agua salada y en los conductores artificiales que se encuentran cerca. La diferencia de potencial inducida es pequeña y asciende a unos pocos voltios por kilómetro (el valor máximo se registró en 1940 en Noruega y ascendió a unos 50 V/km), pero en conductores largos con baja resistencia: líneas de comunicación y energía, tuberías, rieles de ferrocarril: la fuerza total de las corrientes inducidas puede alcanzar decenas y cientos de amperios.
Las menos protegidas de tal influencia son las líneas aéreas de comunicación de bajo voltaje. De hecho, la interferencia significativa que se produjo durante las tormentas magnéticas ya se observó en las primeras líneas de telégrafo construidas en Europa en la primera mitad del siglo XIX. Los informes de estas interferencias probablemente pueden considerarse la primera evidencia histórica de nuestra dependencia del clima espacial. Las líneas de comunicación de fibra óptica que se han generalizado en la actualidad son insensibles a tal influencia, pero no aparecerán en el interior de Rusia durante mucho tiempo. La actividad geomagnética también debería causar problemas importantes para la automatización ferroviaria, especialmente en las regiones subpolares. Y en las tuberías de los oleoductos, que a menudo se extienden por muchos miles de kilómetros, las corrientes inducidas pueden acelerar significativamente el proceso de corrosión del metal.
En las líneas eléctricas que funcionan con corriente alterna con una frecuencia de 50-60 Hz, las corrientes inducidas que cambian a una frecuencia de menos de 1 Hz prácticamente solo constituyen una pequeña adición constante a la señal principal y deberían tener poco efecto en la potencia total. Sin embargo, después de un accidente ocurrido durante la tormenta magnética más fuerte en 1989 en la red eléctrica canadiense y que dejó a la mitad de Canadá sin electricidad durante varias horas, esta visión tuvo que ser reconsiderada. La causa del accidente fueron transformadores. Investigaciones cuidadosas han demostrado que incluso una pequeña adición de corriente continua puede destruir un transformador diseñado para convertir corriente alterna. El hecho es que el componente de corriente continua introduce el transformador en un modo de operación no óptimo con una saturación magnética excesiva del núcleo. Esto conduce a una absorción de energía excesiva, al sobrecalentamiento de los devanados y, finalmente, a la falla de todo el sistema. El análisis posterior del desempeño de todas las centrales eléctricas en América del Norte también reveló una relación estadística entre el número de fallas en áreas de alto riesgo y el nivel de actividad geomagnética.
espacio y hombre
Todas las manifestaciones del clima espacial descritas anteriormente pueden caracterizarse condicionalmente como técnicas, y la base física de su influencia es generalmente conocida: este es el efecto directo de los flujos de partículas cargadas y las variaciones electromagnéticas. Sin embargo, es imposible no mencionar otros aspectos de las relaciones solar-terrestres, cuya naturaleza física no está del todo clara, a saber, el efecto de la variabilidad solar sobre el clima y la biosfera.
Las fluctuaciones en el flujo total de radiación solar, incluso durante fuertes erupciones, son menos de una milésima parte de la constante solar, es decir, parecería que son demasiado pequeñas para cambiar directamente el equilibrio térmico de la atmósfera terrestre. Sin embargo, hay una serie de pruebas indirectas dadas en los libros de A. L. Chizhevsky y otros investigadores, que dan testimonio de la realidad de la influencia solar en el clima y el tiempo. Por ejemplo, se observó una ciclicidad pronunciada de diversas variaciones climáticas con períodos cercanos a los períodos de actividad solar de 11 y 22 años. Esta periodicidad también se refleja en los objetos de vida silvestre: se nota por el cambio en el grosor de los anillos de los árboles.
En la actualidad, las previsiones sobre la influencia de la actividad geomagnética en el estado de la salud humana se han generalizado (quizás incluso demasiado). La opinión de que el bienestar de las personas depende de las tormentas magnéticas ya está firmemente arraigada en la mente del público e incluso está confirmada por algunos estudios estadísticos: por ejemplo, el número de personas hospitalizadas por una ambulancia y el número de exacerbaciones de enfermedades cardiovasculares aumentan claramente después una tormenta magnética. Sin embargo, desde el punto de vista de la ciencia académica, aún no se ha recopilado evidencia. Además, no existe ningún tipo de órgano o célula en el cuerpo humano que pretenda ser un receptor suficientemente sensible de las variaciones geomagnéticas. Como mecanismo alternativo para el impacto de las tormentas magnéticas en un organismo vivo, a menudo se consideran las oscilaciones infrasónicas: ondas de sonido con frecuencias de menos de un hercio, cerca de la frecuencia natural de muchos órganos internos. El infrasonido, posiblemente emitido por la ionosfera activa, puede afectar de forma resonante al sistema cardiovascular humano. Solo queda señalar que las preguntas sobre la dependencia del clima espacial y la biosfera todavía están esperando a su investigador atento y, por ahora, siguen siendo probablemente la parte más intrigante de la ciencia de las relaciones solar-terrestres.
En general, el impacto del clima espacial en nuestras vidas probablemente pueda reconocerse como significativo, pero no catastrófico. La magnetosfera y la ionosfera de la Tierra nos protegen bien de las amenazas cósmicas. En este sentido, sería interesante analizar la historia de la actividad solar, tratando de comprender lo que nos puede esperar en el futuro. Primero, actualmente hay una tendencia hacia un aumento en la influencia de la actividad solar, asociada con el debilitamiento de nuestro escudo -el campo magnético de la Tierra- en más del 10 por ciento durante el último medio siglo y la duplicación simultánea del flujo magnético de la Sol, que sirve como principal mediador en la transmisión de la actividad solar.
En segundo lugar, el análisis de la actividad solar durante todo el período de observación de las manchas solares (desde principios del siglo XVII) muestra que el ciclo solar, en promedio igual a 11 años, no siempre existió. En la segunda mitad del siglo XVII, durante el llamado mínimo de Maunder, prácticamente no se observaron manchas solares durante varias décadas, lo que indica indirectamente un mínimo de actividad geomagnética. Sin embargo, es difícil llamar a este período ideal para la vida: coincidió con la llamada Pequeña Edad de Hielo, años de clima anormalmente frío en Europa. Si esto es una coincidencia o no, la ciencia moderna no lo sabe con seguridad.
En la historia anterior, también se observaron períodos de actividad solar anómalamente alta. Así, en algunos años del primer milenio de nuestra era, se observaban constantemente luces polares en Europa del sur, lo que indica tormentas magnéticas frecuentes, y el Sol se veía nublado, posiblemente debido a la presencia en su superficie de una gran mancha solar o agujero coronal, otro objeto que causa una mayor actividad geomagnética. Si hoy comenzara tal período de actividad solar continua, las comunicaciones y el transporte, y con ellos toda la economía mundial, estarían en una situación difícil.
* * *
El clima espacial está tomando gradualmente el lugar que le corresponde en nuestra conciencia. Como en el caso del clima ordinario, queremos saber qué nos espera tanto en el futuro lejano como en los próximos días. Se ha desplegado una red de observatorios solares y estaciones geofísicas para estudiar el Sol, la magnetosfera y la ionosfera de la Tierra, y toda una flotilla de satélites de investigación científica se eleva en el espacio cercano a la Tierra. Con base en sus observaciones, los científicos nos advierten sobre erupciones solares y tormentas magnéticas.
Literatura Kippenhahn R. 100 mil millones de soles: el nacimiento, la vida y la muerte de las estrellas. - M., 1990. Kulikov K. A., Sidorenko N. S. Planeta Tierra. - M., 1972. Miroshnichenko LI Sol y rayos cósmicos. - M., 1970. Parker E. N. Viento solar // Astronomía de lo invisible. - M., 1967.
Según los materiales de la revista "Ciencia y Vida".
Cada uno de los índices se calcula a partir de los resultados de las mediciones y caracteriza solo una parte del complejo panorama de la actividad solar y geomagnética.
Los índices existentes de actividad geomagnética se pueden dividir condicionalmente en tres grupos.
El primer grupo incluye índices locales calculados a partir de los datos de un observatorio y que indican la magnitud de las perturbaciones geomagnéticas locales sobre el territorio: S, K índices
El segundo grupo incluye índices que caracterizan la actividad geomagnética en toda la Tierra. Estos son los llamados índices planetarios: Kp, ar, Ar, am, Am, aa, Aa .
El tercer grupo incluye índices que reflejan la intensidad de la perturbación magnética de una fuente bien definida: Horario de verano, AE, PC .
Todos los índices de actividad geomagnética enumerados anteriormente se calculan y publican en UT.
Asociación Internacional de Geomagnetismo y Aeronomía - IAGA ( Asociación Internacional de Geomagnetismo y Aeronomía - IAGA) reconoce oficialmente índices aa, am, Kp, Dst, PC y AE . Más información sobre los índices IAGA está disponible en el sitio web del Servicio Internacional de Índices Geomagnéticos ( Servicio Internacional de Índices Geomagnéticos - ISGI).
am, an, como índices
Tres en punto soy, un, comoíndices son las amplitudes de perturbación determinadas a partir de los valores K 5. Sugiura M. Valores horarios de Dst ecuatorial para el IGY, Ann. En t. Geofísico. Año, 35, 9-45, Pergamon Press, Oxford, 1964.6. Sugiura M. y DJ Poros. Valores horarios de Dst ecuatorial para los años 1957 a 1970, Rep. X-645-71-278, Centro de Vuelo Espacial Goddard, Greenbelt, Maryland, 1971.
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Literatura utilizada en la preparación de esta descripción de índices geomagnéticos
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3. Dubov E.E. Índices de actividad solar y geomagnética. Materiales del Centro Mundial de Datos B.M.: Comité Geofísico Interdepartamental bajo el Presidium de la Academia de Ciencias de la URSS, 1982. 35 p.
4. Física solar y solar-terrestre. Diccionario ilustrado de términos. ed. A. Brucek y Sh. Duran. M.: Mir, 1980. 254 p.
El campo geomagnético (GP) es generado por fuentes ubicadas tanto en la magnetosfera como en la ionosfera. Protege al planeta y la vida en él de los efectos nocivos, su presencia fue observada por todos los que sostenían la brújula y veían cómo un extremo de la flecha apuntaba hacia el sur y el otro hacia el norte. Gracias a la magnetosfera se hicieron grandes descubrimientos en la física, y su presencia aún se utiliza para la navegación marina, submarina, aeronáutica y espacial.
características generales
Nuestro planeta es un gran imán. Su polo norte está ubicado en la parte "superior" de la Tierra, no lejos del polo geográfico, y su polo sur está cerca del polo geográfico correspondiente. Desde estos puntos, las líneas de fuerza magnética se extienden por muchos miles de kilómetros en el espacio, constituyendo la propia magnetosfera.
Los polos magnético y geográfico están bastante distantes entre sí. Si dibuja una línea clara entre los polos magnéticos, como resultado, puede obtener un eje magnético con un ángulo de inclinación de 11,3 ° con respecto al eje de rotación. Este valor no es constante, y todo porque los polos magnéticos se mueven con respecto a la superficie del planeta, cambiando anualmente su ubicación.
La naturaleza del campo geomagnético.
El escudo magnético es generado por corrientes eléctricas (cargas en movimiento) que nacen en el núcleo líquido exterior ubicado en el interior de la Tierra a una profundidad muy decente. Es un metal fluido y se mueve. Este proceso se llama convección. La sustancia en movimiento del núcleo forma corrientes y, como consecuencia, campos magnéticos.
El escudo magnético protege de forma fiable a la Tierra de su fuente principal, el viento solar. El movimiento de las partículas ionizadas que fluyen desde la magnetosfera desvía este flujo continuo y lo redirige alrededor de la Tierra, de modo que la radiación fuerte no tiene un efecto perjudicial en toda la vida en el planeta azul
Si la Tierra no tuviera un campo geomagnético, entonces el viento solar la privaría de su atmósfera. Según una hipótesis, esto es exactamente lo que sucedió en Marte. El viento solar está lejos de ser la única amenaza, ya que el Sol también libera grandes cantidades de materia y energía en forma de eyecciones de masa coronal, acompañadas de una fuerte corriente de partículas radiactivas. Sin embargo, en estos casos, el campo magnético de la Tierra la protege desviando estas corrientes del planeta.
El escudo magnético invierte sus polos aproximadamente una vez cada 250.000 años. El polo norte magnético ocupa el lugar del norte y viceversa. Los científicos no tienen una explicación clara de por qué sucede esto.
Historia de la investigación
El conocimiento de las personas con las asombrosas propiedades del magnetismo terrestre ocurrió en los albores de la civilización. Ya en la antigüedad, la humanidad conocía el mineral de hierro magnético, la magnetita. Sin embargo, se desconoce quién y cuándo reveló que los imanes naturales están igualmente orientados en el espacio en relación con los polos geográficos del planeta. Según una versión, los chinos ya estaban familiarizados con este fenómeno en 1100, pero comenzaron a usarlo en la práctica solo dos siglos después. En Europa occidental, la brújula magnética comenzó a utilizarse en la navegación en 1187.
Estructura y características
El campo magnético terrestre se puede dividir en:
- el campo magnético principal (95%), cuyas fuentes se encuentran en el núcleo conductor exterior del planeta;
- campo magnético anómalo (4%) creado por rocas en la capa superior de la Tierra con buena susceptibilidad magnética (una de las más poderosas es la anomalía magnética de Kursk);
- campo magnético externo (también llamado variable, 1%) asociado con interacciones solar-terrestres.
Variaciones geomagnéticas regulares
Los cambios en el campo geomagnético a lo largo del tiempo bajo la influencia de fuentes internas y externas (en relación con la superficie del planeta) se denominan variaciones magnéticas. Se caracterizan por la desviación de los componentes de GP del valor promedio en el lugar de observación. Las variaciones magnéticas tienen una reestructuración continua en el tiempo, y muchas veces estos cambios son periódicos.
Las variaciones regulares que se repiten a diario son cambios en el campo magnético asociados con cambios diurnos solares y lunares en la intensidad de la EM. Las variaciones alcanzan un máximo durante el día y en la oposición lunar.
Variaciones geomagnéticas irregulares
Estos cambios surgen como resultado de la influencia del viento solar en la magnetosfera de la Tierra, cambios dentro de la propia magnetosfera y su interacción con la atmósfera superior ionizada.
- Las variaciones de veintisiete días existen como regularidad para el recrecimiento de la perturbación magnética cada 27 días, correspondiente al período de rotación del cuerpo celeste principal en relación con el observador terrestre. Esta tendencia se debe a la existencia de regiones activas de larga duración en nuestra estrella natal, observadas durante varias de sus revoluciones. Se manifiesta en forma de una recurrencia de 27 días de perturbaciones geomagnéticas y
- Las variaciones de once años están asociadas con la frecuencia de la actividad de formación de manchas solares. Se encontró que durante los años de mayor acumulación de áreas oscuras en el disco solar, la actividad magnética también alcanza su máximo, sin embargo, el crecimiento de la actividad geomagnética va a la zaga del crecimiento de la solar, en promedio, por un año.
- Las variaciones estacionales tienen dos máximos y dos mínimos, correspondientes a los períodos de los equinoccios y el tiempo del solsticio.
- Seculares, a diferencia de las anteriores, - de origen externo, se forman como resultado del movimiento de materia y procesos ondulatorios en el núcleo líquido conductor de electricidad del planeta y son la principal fuente de información sobre la conductividad eléctrica del manto inferior. y núcleo, sobre los procesos físicos que conducen a la convección de la materia, así como sobre el mecanismo de generación del campo geomagnético terrestre. Estas son las variaciones más lentas, con períodos que van desde varios años hasta un año.
La influencia del campo magnético en el mundo vivo.
A pesar de que la pantalla magnética no se puede ver, los habitantes del planeta la sienten perfectamente. Por ejemplo, las aves migratorias construyen su ruta, enfocándose en ella. Los científicos propusieron varias hipótesis con respecto a este fenómeno. Uno de ellos sugiere que las aves lo perciben visualmente. En los ojos de las aves migratorias hay proteínas especiales (criptocromos) que pueden cambiar de posición bajo la influencia del campo geomagnético. Los autores de esta hipótesis están seguros de que los criptocromos pueden actuar como una brújula. Sin embargo, no solo las aves, sino también las tortugas marinas utilizan la pantalla magnética como navegador GPS.
El impacto de una pantalla magnética en una persona.
La influencia del campo geomagnético en una persona es fundamentalmente diferente de cualquier otra, ya sea una radiación o una corriente peligrosa, ya que afecta completamente al cuerpo humano.
Los científicos creen que el campo geomagnético opera en un rango de frecuencia ultrabaja, por lo que responde a los principales ritmos fisiológicos: respiratorio, cardíaco y cerebral. Es posible que una persona no sienta nada, pero el cuerpo aún reacciona con cambios funcionales en los sistemas nervioso, cardiovascular y la actividad cerebral. Los psiquiatras han estado rastreando la relación entre los estallidos de intensidad del campo geomagnético y la exacerbación de enfermedades mentales, que a menudo conducen al suicidio, durante muchos años.
Actividad geomagnética de "indexación"
Las perturbaciones del campo magnético asociadas con cambios en el sistema de corriente magnetoesférica-ionosférica se denominan actividad geomagnética(GEORGIA). Para determinar su nivel, se utilizan dos índices: A y K. Este último muestra el valor de GA. Se calcula a partir de las mediciones del escudo magnético tomadas todos los días a intervalos de tres horas, a partir de las 00:00 UTC (Tiempo Universal Coordinado). Los indicadores más altos de perturbación magnética se comparan con los valores del campo geomagnético de un día tranquilo para una determinada institución científica, mientras que se tienen en cuenta los valores máximos de las desviaciones observadas.
Sobre la base de los datos obtenidos, se calcula el índice K. Debido al hecho de que es un valor casi logarítmico (es decir, aumenta en uno con un aumento en la perturbación de aproximadamente 2 veces), no se puede promediar para obtener una imagen histórica a largo plazo del estado del campo geomagnético del planeta. Para ello, existe un índice A, que es una media diaria. Se determina de manera bastante simple: cada dimensión del índice K se convierte en un índice equivalente. Se promedian los valores K obtenidos a lo largo del día, gracias a lo cual es posible obtener el índice A, cuyo valor en días ordinarios no supera el umbral de 100, y durante las tormentas magnéticas más graves puede superar los 200 .
Dado que las perturbaciones del campo geomagnético en diferentes puntos del planeta se manifiestan de manera diferente, los valores del índice A de diferentes fuentes científicas pueden diferir notablemente. Para evitar tal aceleración, los índices A obtenidos por los observatorios se reducen a la media y aparece el índice global A p. Lo mismo es cierto para el índice Kp, que es un valor fraccionario en el rango de 0-9. Su valor de 0 a 1 indica que el campo geomagnético es normal, lo que significa que se conservan las condiciones óptimas para el paso en las bandas de onda corta. Eso sí, sujeto a un flujo bastante intenso de radiación solar. Un campo geomagnético de 2 puntos se caracteriza por una perturbación magnética moderada, que complica ligeramente el paso de ondas decimétricas. Los valores de 5 a 7 indican la presencia de tormentas geomagnéticas que crean interferencias graves en el rango mencionado, y con una tormenta fuerte (8-9 puntos) imposibilitan el paso de ondas cortas.
Impacto de las tormentas magnéticas en la salud humana
Los efectos negativos de las tormentas magnéticas afectan al 50-70% de la población mundial. Al mismo tiempo, el inicio de una reacción de estrés en algunas personas se nota 1 o 2 días antes de una perturbación magnética, cuando se observan erupciones solares. Para otros, en el punto máximo o algún tiempo después de una actividad geomagnética excesiva.
Los metaadictos, así como aquellos que padecen enfermedades crónicas, necesitan rastrear información sobre el campo geomagnético durante una semana para excluir el estrés físico y emocional, así como cualquier acción y evento que pueda generar estrés, si se acercan tormentas magnéticas. .
Síndrome de deficiencia de campo magnético
El debilitamiento del campo geomagnético en las instalaciones (campo hipogeomagnético) ocurre debido a las características de diseño de varios edificios, materiales de pared y estructuras magnetizadas. Cuando está en una habitación con un médico de cabecera debilitado, se altera la circulación sanguínea, el suministro de oxígeno y nutrientes a los tejidos y órganos. El debilitamiento del escudo magnético también afecta los sistemas nervioso, cardiovascular, endocrino, respiratorio, esquelético y muscular.
El médico japonés Nakagawa llamó a este fenómeno "síndrome de deficiencia del campo magnético humano". En su significado, este concepto bien puede competir con una deficiencia de vitaminas y minerales.
Los principales síntomas que indican la presencia de este síndrome son:
- aumento de la fatiga;
- disminución de la capacidad de trabajo;
- insomnio;
- dolor de cabeza y dolor en las articulaciones;
- hipo e hipertensión;
- alteraciones en el sistema digestivo;
- trastornos en el trabajo del sistema cardiovascular.
