Bidang geomagnetik: fitur, struktur, karakteristik dan sejarah penelitian. Faktor utama cuaca luar angkasa Medan geomagnetik 2 poin apa artinya?

Variasi harian reguler di medan magnet terutama diciptakan oleh perubahan arus di ionosfer bumi karena perubahan iluminasi ionosfer oleh Matahari pada siang hari. Variasi medan magnet yang tidak teratur dibuat karena dampak aliran plasma matahari ( angin matahari) di magnetosfer bumi, perubahan di dalam magnetosfer, dan interaksi antara magnetosfer dan ionosfer.

Angin matahari adalah aliran partikel terionisasi yang mengalir dari korona matahari dengan kecepatan 300–1200 km/s (kecepatan angin matahari di dekat Bumi sekitar 400 km/s) ke ruang sekitarnya. Angin matahari merusak magnetosfer planet, menghasilkan aurora dan sabuk radiasi planet. Angin matahari meningkat selama semburan matahari.

Suar matahari yang kuat disertai dengan emisi sejumlah besar partikel yang dipercepat - sinar kosmik matahari. Yang paling energik dari mereka (108-109 eV) mulai mencapai Bumi 10 menit setelah suar maksimum.

Peningkatan fluks sinar kosmik matahari di dekat Bumi dapat diamati selama beberapa puluh jam. Invasi sinar kosmik matahari ke ionosfer garis lintang kutub menyebabkan ionisasi tambahan dan, karenanya, memburuknya komunikasi radio gelombang pendek.

Suar menghasilkan gelombang kejut yang kuat dan mengeluarkan awan plasma ke ruang antarplanet. Bergerak dengan kecepatan lebih dari 100 km/s, gelombang kejut dan awan plasma mencapai Bumi dalam 1,5-2 hari, menyebabkan perubahan tajam pada medan magnet, mis. badai magnet, peningkatan aurora, gangguan ionosfer.

Ada bukti bahwa penataan ulang yang nyata dari bidang barik troposfer terjadi 2-4 hari setelah badai magnetik. Ini mengarah pada peningkatan ketidakstabilan atmosfer, pelanggaran sifat sirkulasi udara (khususnya, siklogenesis meningkat).

Indeks Aktivitas Geomagnetik

Indeks aktivitas geomagnetik dimaksudkan untuk menggambarkan variasi medan magnet bumi yang disebabkan oleh penyebab yang tidak teratur.

indeks K

indeks K- indeks kuasi-logaritmik tiga jam. K adalah penyimpangan medan magnet bumi dari norma selama interval tiga jam. Indeks diperkenalkan oleh J. Bartels pada tahun 1938 dan mewakili nilai dari 0 hingga 9 untuk setiap interval tiga jam (0-3, 3-6, 6-9, dll.) waktu dunia. Indeks-K meningkat satu dengan peningkatan gangguan sekitar dua kali lipat.

indeks kp adalah indeks planet tiga jam yang diperkenalkan di Jerman berdasarkan indeks K. Kp dihitung sebagai nilai rata-rata indeks K yang ditentukan di 16 observatorium geomagnetik yang terletak antara 44 dan 60 derajat lintang geomagnetik utara dan selatan. Rentangnya juga dari 0 hingga 9.

Dan indeks

Sebuah indeks- indeks harian aktivitas geomagnetik, diperoleh sebagai rata-rata delapan nilai tiga jam, diukur dalam satuan kekuatan medan magnet nT - nanotesla dan mencirikan variabilitas medan magnet bumi pada titik tertentu di ruang angkasa.

PADA baru-baru ini alih-alih indeks Kp, indeks Ap sering digunakan. Indeks Ap diukur dalam nanoteslas.

Ap- indeks planet yang diperoleh berdasarkan data rata-rata pada indeks A yang diterima dari stasiun yang berlokasi di seluruh dunia. Karena gangguan magnetik memanifestasikan dirinya dengan cara yang berbeda di tempat yang berbeda di dunia, setiap observatorium memiliki tabel rasio dan perhitungan indeksnya sendiri, dibangun sedemikian rupa sehingga observatorium yang berbeda memberikan indeks yang sama rata-rata selama interval waktu yang lama.

Secara kualitatif, keadaan medan magnet tergantung pada indeks Kp
Kp Kp = 2, 3 - agak terganggu;
Kp = 4 - gelisah;
Kp = 5, 6 - badai magnet;
Kp >= 7 - badai magnet kuat.

Untuk Observatorium Moskow:

Variasi medan magnet [nT]		5-10	10-20	20-40	40-70	70-120	120-200	200-330	330-500	>550
K-indeks	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

Prakiraan dan pemantauan badai magnetik selama sebulan

Tingkat badai geomagnetik

Grafik di bawah ini menunjukkan indeks gangguan geomagnetik. Indeks ini menentukan level badai magnet.

Semakin besar, semakin kuat gangguannya. Grafik diperbarui secara otomatis setiap 15 menit. Waktu menunjukkan Moskow

Keadaan medan magnet tergantung pada indeks Kp

Kp< 2 — спокойное;
K p = 2, 3 terganggu lemah;
K p = 4 - gelisah;
K p = 5, 6 - badai magnet;
K p = 7, 8 - badai magnet yang kuat;
K p = 9 adalah badai geomagnetik yang sangat kuat.

Badai magnet adalah gangguan di medan magnet planet kita. Fenomena alam ini biasanya berlangsung dari beberapa jam hingga sehari atau lebih.

Di mana Anda bisa melihat aurora sekarang?

Anda dapat menonton aurora borealis secara online.

Pada gambar di bawah, Anda dapat mengamati emisi aliran radiasi dari Matahari kita selama flare. Prakiraan badai magnetis yang aneh. Bumi ditunjukkan dengan titik kuning, dan waktu serta tanggal ada di sudut kiri atas.

Keadaan atmosfer matahari

Di bawah ini adalah ringkasan keadaan atmosfer matahari, magnetosfer Bumi, serta perkiraan aktivitas magnetik selama tiga hari untuk Moskow dan St. Petersburg.

Permukaan Matahari diambil dari 14 Oktober hingga 30 Oktober 2014. Video menunjukkan sekelompok bintik matahari AR 2192, yang terbesar dalam dua siklus matahari terakhir (22 tahun).

Widget badai magnetik menunjukkan nilai prediksi rata-rata dari indeks geomagnetik global ( indeks-cr) Bumi, berdasarkan data geofisika dari dua belas observatorium di seluruh dunia.
Cr-index - mencirikan medan geomagnetik pada skala seluruh Bumi.
Di berbagai bagian permukaan bumi, indeks Cr berbeda dalam 1-2 unit. Seluruh rentang indeks Cr adalah dari 1 hingga 9 unit. Di benua yang berbeda, indeks dapat berbeda satu atau dua unit (+/-), dengan rentang keseluruhan dari nol hingga sembilan.
Informan memprediksi badai magnetik selama 3 hari, delapan nilai per hari, untuk setiap 3 jam dalam sehari.

Hijau adalah tingkat aktivitas geomagnetik yang aman.
Warna merah - badai magnet (Cr-index > 5).
Semakin tinggi garis vertikal merah, semakin kuat badai magnet.

Tingkat kemungkinan dampak signifikan terhadap kesehatan orang yang peka terhadap cuaca (indeks Cr > 6) ditandai dengan garis horizontal merah.

Koefisien indeks Cr berikut diterima:
Indeks medan magnet berikut relatif sehat: Cr \u003d 0-1 - situasi geomagnetik tenang; Cr = 1-2 - lingkungan geomagnetik dari tenang hingga sedikit terganggu; Cr = 3-4 - dari agak terganggu menjadi terganggu. Indeks medan magnet berikut tidak baik untuk kesehatan: Cr = 5-6 – badai magnet; Cr = 7-8 - badai magnet besar; Cr = 9 - nilai maksimum yang mungkin
Menurut www.meteofox.ru

PENGARUH FAKTOR KOSMO-FISIKA PADA BIOSFER.

Analisis fakta yang mengkonfirmasi pengaruh Matahari, serta medan elektromagnetik yang berasal dari alam dan buatan pada organisme hidup, dilakukan. Asumsi telah diajukan tentang sumber dan mekanisme respons manusia terhadap badai magnetik, sifat "jendela frekuensi bioefektif", dan kepekaan terhadap medan elektromagnetik dari berbagai genesis. Aspek sosio-historis pengaruh cuaca antariksa terhadap manusia dibahas.

Teks lengkap artikel tersebut dapat ditemukan di sini

ALAM MEMILIKI CUACA RUANG RUANG

Kandidat Ilmu Fisika dan Matematika A. PETRUKOVYCH, Doktor Ilmu Fisika dan Matematika L. ZELENY
Lembaga Penelitian Luar Angkasa.

Pada abad ke-20, peradaban duniawi tanpa terasa melewati tonggak yang sangat penting dalam perkembangannya. Teknosfer - area aktivitas manusia - telah berkembang jauh melampaui batas habitat alami - biosfer. Ekspansi ini bersifat spasial - karena eksplorasi luar angkasa, dan bersifat kualitatif - karena penggunaan aktif jenis energi dan gelombang elektromagnetik baru. Tapi tetap saja, bagi alien yang melihat kita dari bintang yang jauh, Bumi tetap hanya sebutir pasir di lautan plasma yang mengisi tata surya dan seluruh alam semesta, dan tahap perkembangan kita lebih dapat dibandingkan dengan langkah pertama seorang anak daripada dengan pencapaian kedewasaan. Dunia baru yang telah terbuka bagi umat manusia tidak kalah kompleksnya dan, seperti halnya, di Bumi, jauh dari selalu ramah. Saat menguasainya, itu bukan tanpa kerugian dan kesalahan, tetapi kami secara bertahap belajar mengenali bahaya baru dan mengatasinya. Dan ada banyak dari bahaya ini. Ini adalah latar belakang radiasi di atmosfer atas, dan hilangnya komunikasi dengan satelit, pesawat terbang dan stasiun bumi, dan bahkan kegagalan bencana pada jalur komunikasi dan saluran listrik yang terjadi selama badai magnet yang kuat.

Matahari adalah segalanya bagi kita
Matahari benar-benar pusat dunia kita. Selama miliaran tahun, ia menjaga planet-planet di sekitarnya dan memanaskannya. Bumi sangat menyadari perubahan aktivitas matahari, yang saat ini dimanifestasikan terutama dalam bentuk siklus 11 tahun. Selama semburan aktivitas, yang menjadi lebih sering pada puncak siklus, fluks intens sinar-X dan partikel bermuatan energik - sinar kosmik matahari - lahir di korona Matahari, dan massa besar plasma dan medan magnet (magnetik). awan) dikeluarkan ke ruang antarplanet. Meskipun magnetosfer dan atmosfer Bumi cukup andal melindungi semua makhluk hidup dari paparan langsung partikel dan radiasi matahari, banyak ciptaan tangan manusia, misalnya, elektronik radio, teknologi penerbangan dan ruang angkasa, komunikasi dan saluran listrik, pipa, sangat sensitif terhadap elektromagnetik. dan efek sel darah yang datang dari ruang dekat Bumi.
Sekarang mari kita berkenalan dengan manifestasi paling penting dari aktivitas matahari dan geomagnetik, yang sering disebut "cuaca luar angkasa".

Berbahaya! Radiasi!
Mungkin salah satu manifestasi paling mencolok dari permusuhan luar angkasa terhadap manusia dan ciptaannya, kecuali, tentu saja, untuk ruang hampa yang hampir sempurna menurut standar duniawi, adalah radiasi - elektron, proton, dan inti yang lebih berat dipercepat hingga kecepatan luar biasa dan mampu menghancurkan molekul organik dan anorganik. Bahaya yang ditimbulkan radiasi pada makhluk hidup sudah diketahui dengan baik, tetapi dosis radiasi yang cukup besar (yaitu, jumlah energi yang diserap oleh suatu zat dan dihabiskan untuk penghancuran fisik dan kimianya) juga dapat menonaktifkan sistem elektronik. Elektronik juga mengalami "kegagalan tunggal", ketika partikel berenergi sangat tinggi, menembus jauh ke dalam sirkuit mikro elektronik, mengubah keadaan listrik elemennya, merobohkan sel memori dan menyebabkan kesalahan positif. Semakin kompleks dan modern chip, semakin kecil ukuran setiap elemen dan semakin besar kemungkinan kegagalan yang dapat menyebabkan operasi yang salah dan bahkan penghentian prosesor. Situasi ini mirip dalam konsekuensinya dengan komputer yang tiba-tiba membeku di tengah-tengah pengetikan, dengan satu-satunya perbedaan adalah bahwa peralatan satelit, secara umum, dirancang untuk operasi otomatis. Untuk memperbaiki kesalahan, seseorang harus menunggu sesi komunikasi berikutnya dengan Bumi, asalkan satelit dapat berkomunikasi.

Jejak pertama radiasi kosmik di Bumi ditemukan oleh Victor Hess dari Austria pada tahun 1912. Kemudian, pada tahun 1936, untuk penemuan ini ia menerima Penghargaan Nobel. Atmosfer secara efektif melindungi kita dari radiasi kosmik: sangat sedikit apa yang disebut sinar kosmik galaksi dengan energi di atas beberapa gigaelektronvolt, lahir di luar tata surya, mencapai permukaan bumi. Oleh karena itu, studi tentang partikel energik di luar atmosfer bumi segera menjadi salah satu tugas ilmiah utama zaman ruang angkasa. Percobaan pertama untuk mengukur energi mereka dilakukan oleh sekelompok peneliti Soviet Sergei Vernov pada tahun 1957. Kenyataannya melampaui semua harapan - instrumennya keluar dari skala. Setahun kemudian, kepala eksperimen Amerika yang serupa, James Van Allen, menyadari bahwa ini bukan kerusakan perangkat, tetapi aliran partikel bermuatan yang sangat kuat yang tidak terkait dengan sinar galaksi. Energi partikel-partikel ini tidak cukup besar untuk mencapai permukaan bumi, tetapi di ruang angkasa "kekurangan" ini lebih dari dikompensasi oleh jumlah mereka. Sumber utama radiasi di sekitar Bumi ternyata adalah partikel bermuatan energi tinggi yang "hidup" di magnetosfer bagian dalam Bumi, yang disebut sabuk radiasi.

Diketahui bahwa medan magnet hampir dipol dari magnetosfer bagian dalam bumi menciptakan zona khusus "botol magnet" di mana partikel bermuatan dapat "ditangkap" untuk waktu yang lama, berputar di sekitar garis gaya. Dalam hal ini, partikel secara berkala dipantulkan dari ujung garis medan dekat Bumi (di mana medan magnet meningkat) dan perlahan-lahan melayang di sekitar Bumi dalam lingkaran. Di sabuk radiasi dalam yang paling kuat, proton dengan energi hingga ratusan megaelektronvolt dipertahankan dengan baik. Dosis radiasi yang dapat diperoleh selama perjalanannya sangat tinggi sehingga hanya satelit penelitian yang berisiko menyimpannya untuk waktu yang lama. Kapal berawak bersembunyi di orbit yang lebih rendah, dan sebagian besar satelit komunikasi dan navigasi berada di orbit di atas sabuk ini. Sabuk bagian dalam mendekati Bumi yang paling dekat dengan titik refleksi. Karena adanya anomali magnetik (penyimpangan medan geomagnetik dari dipol ideal) di tempat-tempat di mana medan melemah (di atas apa yang disebut anomali Brasil), partikel mencapai ketinggian 200-300 kilometer, dan di tempat-tempat itu ditingkatkan (di atas anomali Siberia Timur ), - 600 kilometer. Di atas khatulistiwa, sabuk berjarak 1500 kilometer dari Bumi. Dengan sendirinya, sabuk bagian dalam cukup stabil, tetapi selama badai magnet, ketika medan geomagnetik melemah, batas bersyaratnya turun lebih dekat ke Bumi. Oleh karena itu, posisi sabuk dan tingkat aktivitas matahari dan geomagnetik harus diperhitungkan ketika merencanakan penerbangan kosmonot dan astronot yang bekerja di orbit dengan ketinggian 300-400 kilometer.

Elektron energik paling efisien disimpan di sabuk radiasi luar. "Populasi" sabuk ini sangat tidak stabil dan meningkat berkali-kali selama badai magnet karena injeksi plasma dari magnetosfer luar. Sayangnya, justru di sepanjang pinggiran luar sabuk inilah orbit geostasioner melewati, yang sangat diperlukan untuk menempatkan satelit komunikasi: satelit di atasnya "menggantung" tidak bergerak di satu titik di dunia (ketinggiannya sekitar 42 ribu kilometer). Karena dosis radiasi yang diciptakan oleh elektron tidak begitu tinggi, masalah elektrifikasi satelit muncul ke permukaan. Faktanya adalah bahwa setiap benda yang terbenam dalam plasma harus berada dalam kesetimbangan listrik dengannya. Oleh karena itu, ia menyerap sejumlah elektron, memperoleh muatan negatif dan potensial "mengambang" yang sesuai, kira-kira sama dengan suhu elektron, yang dinyatakan dalam volt elektron. Awan elektron panas (hingga ratusan kiloelektron volt) yang muncul selama badai magnetik memberi satelit muatan negatif tambahan dan tidak merata karena perbedaan karakteristik listrik elemen permukaan. Perbedaan potensial antara bagian yang berdekatan dari satelit dapat mencapai puluhan kilovolt, memicu pelepasan listrik spontan yang menonaktifkan peralatan listrik. Konsekuensi paling terkenal dari fenomena ini adalah kerusakan selama salah satu badai magnetik tahun 1997 dari satelit Amerika TELSTAR, yang meninggalkan sebagian besar Amerika Serikat tanpa komunikasi pager. Sejak satelit geostasioner biasanya dirancang untuk 10-15 tahun operasi dan biaya ratusan juta dolar, penelitian tentang elektrifikasi permukaan di luar angkasa dan metode untuk memerangi itu biasanya rahasia komersial.

Sumber radiasi kosmik penting dan paling tidak stabil lainnya adalah sinar kosmik matahari. Proton dan partikel alfa, dipercepat menjadi puluhan dan ratusan megaelektronvolt, mengisi tata surya hanya untuk waktu yang singkat setelah semburan matahari, tetapi intensitas partikel menjadikannya sumber utama bahaya radiasi di magnetosfer luar, di mana medan geomagnetik masih terlalu lemah untuk melindungi satelit. Partikel surya dengan latar belakang sumber radiasi lain yang lebih stabil juga "bertanggung jawab" atas kerusakan jangka pendek dari situasi radiasi di magnetosfer bagian dalam, termasuk pada ketinggian yang digunakan untuk penerbangan berawak.

Partikel energik menembus paling dalam ke magnetosfer di daerah kutub, karena partikel di sini dapat bergerak bebas di sepanjang garis medan yang hampir tegak lurus dengan permukaan bumi untuk sebagian besar jalan. Daerah khatulistiwa lebih terlindungi: di sana medan geomagnetik, hampir sejajar dengan permukaan bumi, mengubah lintasan partikel menjadi spiral dan membawanya pergi. Oleh karena itu, jalur penerbangan di lintang tinggi jauh lebih berbahaya dari sudut pandang kerusakan radiasi daripada yang lintang rendah. Ancaman ini tidak hanya berlaku untuk pesawat ruang angkasa, tetapi juga untuk penerbangan. Pada ketinggian 9-11 kilometer, di mana sebagian besar rute penerbangan lewat, latar belakang umum radiasi kosmik sudah sangat tinggi sehingga dosis tahunan yang diterima oleh kru, peralatan, dan frequent flyer harus dikontrol sesuai dengan aturan yang ditetapkan untuk aktivitas berbahaya radiasi. Pesawat penumpang supersonik "Concord", naik ke ketinggian yang lebih tinggi, memiliki penghitung radiasi di pesawat dan diharuskan terbang ke selatan dari rute penerbangan utara terpendek antara Eropa dan Amerika jika tingkat radiasi saat ini melebihi nilai aman. Namun, setelah semburan matahari yang paling kuat, dosis yang diterima bahkan selama satu penerbangan di pesawat konvensional bisa lebih dari dosis seratus pemeriksaan fluorografi, yang membuat seseorang secara serius mempertimbangkan masalah penghentian total penerbangan pada saat seperti itu. Untungnya, ledakan aktivitas matahari pada tingkat ini tercatat lebih jarang dari sekali per siklus matahari- 11 tahun.

Ionosfer yang bersemangat
Pada tingkat yang lebih rendah dari sirkuit listrik surya-terestrial adalah ionosfer - cangkang plasma terpadat di Bumi, secara harfiah seperti spons yang menyerap radiasi matahari dan pengendapan partikel energik dari magnetosfer. Setelah semburan matahari, ionosfer, yang menyerap sinar-X matahari, memanas dan membengkak, sehingga kepadatan plasma dan gas netral pada ketinggian beberapa ratus kilometer meningkat, menciptakan resistensi aerodinamis tambahan yang signifikan terhadap pergerakan satelit dan pesawat ruang angkasa berawak. Mengabaikan efek ini dapat menyebabkan perlambatan satelit yang "tidak terduga" dan hilangnya ketinggian penerbangan. Mungkin kasus yang paling terkenal dari kesalahan semacam itu adalah jatuhnya stasiun Amerika Skylab, yang "terlewatkan" setelah suar matahari terbesar yang terjadi pada tahun 1972. Untungnya, selama turun dari orbit stasiun Mir, Matahari tenang, yang membuat pekerjaan balistik Rusia lebih mudah.

Namun, mungkin efek paling penting bagi sebagian besar penghuni Bumi adalah pengaruh ionosfer terhadap keadaan radio eter. Plasma paling efektif menyerap gelombang radio hanya di dekat frekuensi resonansi tertentu, yang tergantung pada kepadatan partikel bermuatan dan sama dengan sekitar 5-10 megahertz untuk ionosfer. Gelombang radio dengan frekuensi yang lebih rendah dipantulkan dari batas-batas ionosfer, dan gelombang dengan frekuensi yang lebih tinggi melewatinya, dan tingkat distorsi sinyal radio tergantung pada kedekatan frekuensi gelombang dengan frekuensi resonansi. Ionosfer yang tenang memiliki struktur berlapis yang stabil, memungkinkan, karena beberapa refleksi, untuk menerima sinyal radio gelombang pendek (dengan frekuensi di bawah satu resonansi) di seluruh dunia. Gelombang radio dengan frekuensi di atas 10 megahertz bebas merambat melalui ionosfer ke luar angkasa. Oleh karena itu, stasiun radio VHF dan FM hanya dapat didengar di sekitar pemancar, dan pada frekuensi ratusan dan ribuan megahertz mereka berkomunikasi dengan pesawat ruang angkasa.

Selama semburan matahari dan badai magnet, jumlah partikel bermuatan di ionosfer meningkat, dan sangat tidak merata sehingga terbentuk tandan plasma dan lapisan "ekstra". Hal ini menyebabkan refleksi tak terduga, penyerapan, distorsi dan pembiasan gelombang radio. Selain itu, magnetosfer dan ionosfer yang tidak stabil menghasilkan gelombang radio sendiri, mengisi rentang frekuensi yang luas dengan kebisingan. Dalam praktiknya, besarnya latar belakang radio alami menjadi sebanding dengan tingkat sinyal buatan, menciptakan kesulitan yang signifikan dalam pengoperasian sistem komunikasi dan navigasi terestrial dan luar angkasa. Komunikasi radio bahkan antara titik-titik tetangga mungkin menjadi tidak mungkin, tetapi sebaliknya Anda dapat secara tidak sengaja mendengar beberapa stasiun radio Afrika, dan pada layar locator Anda dapat melihat target palsu (yang sering disalahartikan sebagai "piring terbang"). Di wilayah subpolar dan zona oval aurora, ionosfer dikaitkan dengan wilayah magnetosfer yang paling dinamis dan, oleh karena itu, paling sensitif terhadap gangguan yang datang dari Matahari. Badai magnetik di lintang tinggi hampir dapat memblokir radio sepenuhnya selama beberapa hari. Pada saat yang sama, tentu saja, banyak area aktivitas lainnya, seperti lalu lintas udara, juga membeku. Itulah sebabnya semua layanan yang secara aktif menggunakan komunikasi radio menjadi salah satu konsumen nyata pertama informasi tentang cuaca luar angkasa sejak pertengahan abad ke-20.

Jet saat ini di luar angkasa dan di Bumi
Penggemar buku tentang pelancong kutub telah mendengar tidak hanya tentang gangguan dalam komunikasi radio, tetapi juga tentang efek "panah gila": selama badai magnet, jarum kompas yang sensitif mulai berputar seperti orang gila, tidak berhasil melacak semua perubahan di arah medan geomagnetik. Variasi medan diciptakan oleh pancaran arus ionosfer dengan kekuatan jutaan ampere - pancaran listrik yang muncul di garis lintang kutub dan aurora dengan perubahan pada rangkaian arus magnetosfer. Pada gilirannya, variasi magnetik, menurut hukum induksi elektromagnetik yang terkenal, menghasilkan arus listrik sekunder di lapisan konduktor litosfer bumi, di air asin dan di konduktor buatan yang ada di dekatnya. Perbedaan potensial yang diinduksi kecil dan berjumlah sekitar beberapa volt per kilometer (nilai maksimum dicatat pada tahun 1940 di Norwegia dan sekitar 50 V / km), tetapi pada konduktor panjang dengan resistansi rendah - komunikasi dan saluran listrik, pipa, rel kereta api- kekuatan total arus induksi bisa mencapai puluhan dan ratusan ampere.

Yang paling tidak terlindungi dari pengaruh tersebut adalah jalur komunikasi tegangan rendah di atas kepala. Memang, gangguan signifikan yang terjadi selama badai magnet telah dicatat pada jalur telegraf pertama yang dibangun di Eropa pada paruh pertama abad ke-19. Laporan gangguan ini mungkin dapat dianggap sebagai bukti sejarah pertama ketergantungan kita pada cuaca luar angkasa. Jalur komunikasi serat optik yang telah tersebar luas saat ini tidak sensitif terhadap pengaruh seperti itu, tetapi mereka tidak akan muncul di pedalaman Rusia untuk waktu yang lama. Aktivitas geomagnetik juga harus menyebabkan masalah yang signifikan untuk otomatisasi kereta api, terutama di daerah subpolar. Dan di pipa-pipa pipa minyak, yang sering membentang ribuan kilometer, arus induksi dapat secara signifikan mempercepat proses korosi logam.

Dalam saluran listrik yang beroperasi pada arus bolak-balik dengan frekuensi 50-60 Hz, arus induksi yang berubah pada frekuensi kurang dari 1 Hz praktis hanya membuat tambahan konstan kecil pada sinyal utama dan seharusnya memiliki sedikit efek pada daya total. Namun, setelah kecelakaan yang terjadi selama badai magnet terkuat pada tahun 1989 di jaringan listrik Kanada dan membuat separuh Kanada tanpa listrik selama beberapa jam, pandangan ini harus dipertimbangkan kembali. Penyebab kecelakaan adalah transformer. Penelitian yang cermat telah menunjukkan bahwa bahkan sedikit tambahan arus searah dapat merusak transformator yang dirancang untuk mengubah arus bolak-balik. Faktanya adalah bahwa komponen arus searah membawa transformator ke mode operasi yang tidak optimal dengan saturasi magnetik inti yang berlebihan. Hal ini menyebabkan penyerapan energi yang berlebihan, panas berlebih pada belitan dan akhirnya kegagalan seluruh sistem. Analisis selanjutnya dari kinerja semua pembangkit listrik di Amerika Utara juga mengungkapkan hubungan statistik antara jumlah kegagalan di daerah berisiko tinggi dan tingkat aktivitas geomagnetik.

Ruang dan manusia
Semua manifestasi cuaca luar angkasa yang dijelaskan di atas dapat dicirikan secara kondisional sebagai teknis, dan dasar fisik pengaruhnya secara umum diketahui - ini adalah efek langsung dari aliran partikel bermuatan dan variasi elektromagnetik. Namun, tidak mungkin untuk tidak menyebutkan aspek lain dari hubungan matahari-terestrial, yang sifat fisiknya tidak begitu jelas, yaitu, pengaruh variabilitas matahari terhadap iklim dan biosfer.

Fluktuasi fluks total radiasi matahari, bahkan selama flare yang kuat, kurang dari seperseribu konstanta matahari, yaitu, tampaknya terlalu kecil untuk secara langsung mengubah keseimbangan panas atmosfer bumi. Namun demikian, ada sejumlah bukti tidak langsung yang diberikan dalam buku-buku A. L. Chizhevsky dan peneliti lain, yang membuktikan realitas pengaruh matahari terhadap iklim dan cuaca. Misalnya, siklus yang jelas dari berbagai variasi cuaca dengan periode yang mendekati periode 11 dan 22 tahun aktivitas matahari dicatat. Periodisitas ini juga tercermin pada objek satwa liar - terlihat dengan perubahan ketebalan cincin pohon.

Saat ini, perkiraan pengaruh aktivitas geomagnetik pada kondisi kesehatan manusia telah menyebar luas (bahkan mungkin terlalu luas). Pendapat bahwa kesejahteraan orang tergantung pada badai magnet sudah mapan di benak publik dan bahkan dikonfirmasi oleh beberapa studi statistik: misalnya, jumlah orang yang dirawat di rumah sakit oleh ambulans dan jumlah eksaserbasi penyakit kardiovaskular jelas meningkat setelah badai magnet. Namun, dari sudut pandang ilmu akademis, bukti belum dikumpulkan. Selain itu, tidak ada organ atau jenis sel dalam tubuh manusia yang mengklaim sebagai penerima variasi geomagnetik yang cukup sensitif. Sebagai mekanisme alternatif untuk dampak badai magnetik pada organisme hidup, osilasi infrasonik sering dianggap - gelombang suara dengan frekuensi kurang dari satu hertz, mendekati frekuensi alami banyak organ internal. Infrasonik, mungkin dipancarkan oleh ionosfer aktif, dapat mempengaruhi sistem kardiovaskular manusia secara resonan. Hanya perlu dicatat bahwa pertanyaan tentang ketergantungan cuaca antariksa dan biosfer masih menunggu peneliti mereka yang penuh perhatian dan sekarang mungkin tetap menjadi bagian yang paling menarik dari ilmu hubungan matahari-terestrial.

Secara umum, dampak cuaca luar angkasa pada kehidupan kita mungkin dapat dikenali sebagai signifikan, tetapi bukan bencana besar. Magnetosfer dan ionosfer bumi melindungi kita dengan baik dari ancaman kosmik. Dalam pengertian ini, akan menarik untuk menganalisis sejarah aktivitas matahari, mencoba memahami apa yang mungkin menanti kita di masa depan. Pertama, saat ini ada kecenderungan peningkatan pengaruh aktivitas matahari, terkait dengan melemahnya perisai kita - medan magnet Bumi - lebih dari 10 persen selama setengah abad terakhir dan penggandaan fluks magnet secara simultan. Matahari, yang berfungsi sebagai mediator utama dalam transmisi aktivitas matahari.

Kedua, analisis aktivitas matahari selama seluruh periode pengamatan bintik matahari (sejak awal abad ke-17) menunjukkan bahwa siklus matahari, rata-rata sama dengan 11 tahun, tidak selalu ada. Pada paruh kedua abad ke-17, selama apa yang disebut minimum Maunder, bintik matahari praktis tidak diamati selama beberapa dekade, yang secara tidak langsung menunjukkan aktivitas geomagnetik minimum. Namun, sulit untuk menyebut periode ini ideal untuk kehidupan: itu bertepatan dengan apa yang disebut Zaman Es Kecil - tahun-tahun dengan cuaca dingin yang tidak normal di Eropa. Apakah ini kebetulan atau tidak, sains modern tidak tahu pasti.

Dalam sejarah sebelumnya, periode aktivitas matahari yang sangat tinggi juga dicatat. Jadi, dalam beberapa tahun milenium pertama zaman kita, cahaya kutub terus-menerus diamati di Eropa Selatan, menunjukkan badai magnet yang sering terjadi, dan Matahari tampak berawan, mungkin karena kehadiran bintik matahari besar atau lubang koronal di permukaannya - objek lain yang menyebabkan peningkatan aktivitas geomagnetik. Jika periode aktivitas matahari yang terus-menerus dimulai hari ini, komunikasi dan transportasi, dan dengan mereka seluruh ekonomi dunia, akan berada dalam situasi yang sulit.

* * *
Cuaca luar angkasa secara bertahap mengambil tempat yang semestinya dalam kesadaran kita. Seperti halnya cuaca biasa, kami ingin tahu apa yang menanti kami baik di masa depan yang jauh maupun dalam beberapa hari mendatang. Sebuah jaringan observatorium surya dan stasiun geofisika telah dikerahkan untuk mempelajari Matahari, magnetosfer dan ionosfer Bumi, dan seluruh armada satelit penelitian terbang di ruang dekat Bumi. Berdasarkan pengamatan mereka, para ilmuwan memperingatkan kita tentang semburan matahari dan badai magnet.

Sastra Kippenhahn R. 100 Miliar Matahari: Kelahiran, Kehidupan dan Kematian Bintang. - M., 1990. Kulikov K. A., Sidorenko N. S. Planet Bumi. - M., 1972. Miroshnichenko LI Matahari dan sinar kosmik. - M., 1970. Parker E. N. Angin matahari // Astronomi yang tak terlihat. -M., 1967.
Menurut materi jurnal "Science and Life"

Indeks aktivitas geomagnetik adalah ukuran kuantitatif aktivitas geomagnetik dan dimaksudkan untuk menggambarkan variasi medan magnet bumi yang disebabkan oleh dampak aliran plasma matahari (angin matahari) pada magnetosfer bumi, perubahan di dalam magnetosfer, dan interaksi magnetosfer. dan ionosfer.
Masing-masing indeks dihitung dari hasil pengukuran dan hanya mencirikan sebagian dari gambaran kompleks aktivitas matahari dan geomagnetik.
Indeks aktivitas geomagnetik yang ada dapat secara kondisional dibagi menjadi tiga kelompok.
Kelompok pertama mencakup indeks lokal yang dihitung dari data satu observatorium dan menunjukkan besarnya gangguan geomagnetik lokal di wilayah tersebut: S, K indeks.
Kelompok kedua mencakup indeks yang mencirikan aktivitas geomagnetik di seluruh Bumi. Ini adalah apa yang disebut indeks planet: Kp, ar, Ar, am, Am, aa, Aa .
Kelompok ketiga mencakup indeks yang mencerminkan intensitas gangguan magnetik dari sumber yang jelas: Dst, AE, PC .

Semua indeks aktivitas geomagnetik yang tercantum di atas dihitung dan dipublikasikan di UT.

Asosiasi Internasional Geomagnetisme dan Aeronomi - IAGA ( Asosiasi Internasional Geomagnetisme dan Aeronomi - IAGA) secara resmi mengakui indeks aa, am, Kp, Dst, PC dan AE . Informasi lebih lanjut tentang indeks IAGA tersedia di situs web Layanan Indeks Geomagnetik Internasional ( Layanan Internasional Indeks Geomagnetik - ISGI).

am, an, sebagai indeks

Jam tiga saya, sebuah, sebagai indeks adalah amplitudo gangguan yang ditentukan dari nilai K 5. Sugiura M. Nilai per jam dari Dst ekuator untuk IGY, Ann. Int. Geofis. Tahun, 35, 9-45, Pergamon Press, Oxford, 1964.
6. Sugiura M. dan D.J. Poros. Nilai per jam Dst khatulistiwa selama tahun 1957 hingga 1970, Rep. X-645-71-278, Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard, Greenbelt, Maryland, 1971.
7. Crooker N.C. Resolusi waktu tinggi dari gangguan asimetris lintang rendah di medan geomagnetik. J. Geophys Res. 77, 773-775, 1972.
8. Clauer C.R. dan R.L. McPherron. Kepentingan relatif dari medan listrik antarplanet dan subbadai magnetosfer pada perkembangan arus cincin parsial, J. Geophys. Nomor 85, 6747-6759, 1980.
9. Troshichev O.A., Andrezen V.G. Hubungan antara mineral antarplanet dan aktivitas di tutup polarisasi. Ilmu Planet Luar Angkasa. 1985. 33.415.
10. Troshichev O.A., Andrezen V.G., Vennerstrom S., Friis-Christensen E. Aktivitas magnetik di tutup kutub – Indeks baru. Planet. ilmu luar angkasa. 1988. 36. 1095.

Literatur yang digunakan dalam penyusunan deskripsi indeks geomagnetik ini

1. Yanovsky B.M. Magnetisme terestrial. Leningrad: Pers Universitas Leningrad, 1978. 592 hal.
2. Zabolotnaya N.A. Indeks aktivitas geomagnetik. Moskow: Gidrometeoizdat, 1977. 59 hal.
3. Dubov E.E. Indeks aktivitas matahari dan geomagnetik. Materi Pusat Data Dunia B.M.: Komite Geofisika Antardepartemen di bawah Presidium Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet, 1982. 35 hal.
4. Fisika matahari dan matahari-terestrial. Kamus istilah bergambar. Ed. A. Brucek dan Sh. Duran. M.: Mir, 1980. 254 hal.

Medan geomagnetik (GP) dihasilkan oleh sumber yang terletak di magnetosfer dan ionosfer. Ini melindungi planet dan kehidupan di atasnya dari efek berbahaya.Kehadirannya diamati oleh semua orang yang memegang kompas dan melihat bagaimana salah satu ujung panah menunjuk ke selatan, dan yang lainnya ke utara. Berkat magnetosfer, penemuan-penemuan hebat dalam fisika dibuat, dan sampai sekarang keberadaannya digunakan untuk navigasi laut, bawah air, penerbangan, dan luar angkasa.

karakteristik umum

Planet kita adalah magnet yang sangat besar. Kutub utaranya terletak di bagian "atas" Bumi, tidak jauh dari kutub geografis, dan kutub selatannya berada di dekat kutub geografis yang sesuai. Dari titik-titik ini, garis gaya magnet meluas ke luar angkasa selama ribuan kilometer, membentuk magnetosfer itu sendiri.

Kutub magnet dan geografis cukup jauh satu sama lain. Jika Anda menggambar garis yang jelas antara kutub magnet, sebagai hasilnya, Anda bisa mendapatkan sumbu magnet dengan sudut kemiringan 11,3 ° terhadap sumbu rotasi. Nilai ini tidak konstan, dan semua karena kutub magnet bergerak relatif terhadap permukaan planet, setiap tahun mengubah lokasinya.

Sifat medan geomagnetik

Perisai magnetik dihasilkan oleh arus listrik (muatan bergerak) yang lahir di inti cairan luar yang terletak di dalam Bumi pada kedalaman yang sangat layak. Ini adalah logam cair, dan bergerak. Proses ini disebut konveksi. Substansi inti yang bergerak membentuk arus dan, sebagai akibatnya, medan magnet.

Perisai magnetik secara andal melindungi Bumi dari sumber utamanya - angin matahari - pergerakan partikel terionisasi yang mengalir dari magnetosfer membelokkan aliran kontinu ini, mengarahkannya ke sekitar Bumi, sehingga radiasi keras tidak memiliki efek merugikan pada semua kehidupan di planet biru.

Jika Bumi tidak memiliki medan geomagnetik, maka angin matahari akan menghilangkan atmosfernya. Menurut satu hipotesis, inilah yang terjadi di Mars. Angin matahari jauh dari satu-satunya ancaman, karena Matahari juga melepaskan sejumlah besar materi dan energi dalam bentuk lontaran korona, disertai dengan aliran partikel radioaktif yang kuat. Namun, dalam kasus ini, medan magnet bumi melindunginya dengan membelokkan arus ini dari planet ini.

Perisai magnet membalikkan kutubnya kira-kira setiap 250.000 tahun sekali. Kutub magnet utara menggantikan utara, dan sebaliknya. Para ilmuwan tidak memiliki penjelasan yang jelas mengapa ini terjadi.

Sejarah penelitian

Kenalan orang-orang dengan sifat-sifat magnet terestrial yang menakjubkan terjadi pada awal peradaban. Sudah di zaman kuno, bijih besi magnetik, magnetit, dikenal umat manusia. Namun, siapa dan kapan terungkap bahwa magnet alam memiliki orientasi yang sama di ruang angkasa dalam kaitannya dengan kutub geografis planet ini tidak diketahui. Menurut satu versi, orang Cina sudah akrab dengan fenomena ini pada tahun 1100, tetapi mereka mulai menggunakannya dalam praktik hanya dua abad kemudian. Di Eropa Barat, kompas magnetik mulai digunakan dalam navigasi pada tahun 1187.

Struktur dan karakteristik

Medan magnet bumi dapat dibagi menjadi:

• medan magnet utama (95%), sumbernya terletak di bagian luar, inti konduktif planet ini;
• medan magnet anomali (4%) yang diciptakan oleh batuan di lapisan atas Bumi dengan kerentanan magnet yang baik (salah satu yang paling kuat adalah anomali magnetik Kursk);
• medan magnet eksternal (juga disebut variabel, 1%) yang terkait dengan interaksi matahari-terestrial.

Variasi geomagnetik reguler

Perubahan medan geomagnetik dari waktu ke waktu di bawah pengaruh sumber internal dan eksternal (dalam kaitannya dengan permukaan planet) disebut variasi magnetik. Hal tersebut ditandai dengan adanya penyimpangan komponen GP dari nilai rata-rata di tempat pengamatan. Variasi magnetik memiliki restrukturisasi terus menerus dalam waktu, dan seringkali perubahan tersebut periodik.

Variasi reguler yang berulang setiap hari adalah perubahan medan magnet yang terkait dengan perubahan harian matahari dan bulan dalam intensitas MS. Variasi mencapai maksimum pada siang hari dan pada oposisi bulan.

Variasi geomagnetik tidak teratur

Perubahan ini muncul sebagai akibat dari pengaruh angin matahari pada magnetosfer bumi, perubahan di dalam magnetosfer itu sendiri dan interaksinya dengan atmosfer bagian atas yang terionisasi.

• Variasi dua puluh tujuh hari ada sebagai keteraturan untuk pertumbuhan kembali gangguan magnetik setiap 27 hari, sesuai dengan periode rotasi benda langit utama relatif terhadap pengamat bumi. Tren ini disebabkan adanya daerah aktif berumur panjang di bintang asal kita, yang diamati selama beberapa revolusinya. Ini memanifestasikan dirinya dalam bentuk pengulangan 27 hari gangguan geomagnetik dan
• Variasi sebelas tahun dikaitkan dengan frekuensi aktivitas pembentukan bintik matahari. Ditemukan bahwa selama tahun-tahun akumulasi terbesar area gelap pada piringan matahari, aktivitas magnetik juga mencapai maksimum, tetapi pertumbuhan aktivitas geomagnetik tertinggal dari pertumbuhan matahari, rata-rata, satu tahun.
• Variasi musiman memiliki dua maxima dan dua minima, sesuai dengan periode ekuinoks dan waktu solstice.
• Sekuler, berbeda dengan yang di atas, - berasal dari luar, terbentuk sebagai hasil dari pergerakan materi dan proses gelombang dalam inti konduktif elektrik cair planet ini dan merupakan sumber utama informasi tentang konduktivitas listrik mantel bawah dan inti, tentang proses fisik yang mengarah pada konveksi materi, serta tentang mekanisme pembangkitan medan geomagnetik bumi. Ini adalah variasi paling lambat - dengan periode mulai dari beberapa tahun hingga satu tahun.

Pengaruh medan magnet pada dunia kehidupan

Terlepas dari kenyataan bahwa layar magnetik tidak dapat dilihat, penghuni planet merasakannya dengan sempurna. Misalnya, burung yang bermigrasi membangun rute mereka, dengan fokus padanya. Para ilmuwan mengajukan beberapa hipotesis mengenai fenomena ini. Salah satunya menunjukkan bahwa burung melihatnya secara visual. Di mata burung yang bermigrasi ada protein khusus (kriptokrom) yang mampu mengubah posisinya di bawah pengaruh medan geomagnetik. Penulis hipotesis ini yakin bahwa kriptokrom dapat bertindak sebagai kompas. Namun, tidak hanya burung, tetapi juga penyu menggunakan layar magnetik sebagai navigator GPS.

Dampak layar magnetik pada seseorang

Pengaruh medan geomagnetik pada seseorang pada dasarnya berbeda dari yang lain, apakah itu radiasi atau arus berbahaya, karena mempengaruhi tubuh manusia sepenuhnya.

Para ilmuwan percaya bahwa medan geomagnetik beroperasi dalam rentang frekuensi sangat rendah, sebagai akibatnya ia merespons ritme fisiologis utama: pernapasan, jantung, dan otak. Seseorang mungkin tidak merasakan apa-apa, tetapi tubuh masih bereaksi dengan perubahan fungsional pada sistem saraf, kardiovaskular, dan aktivitas otak. Psikiater telah melacak hubungan antara ledakan intensitas medan geomagnetik dan eksaserbasi penyakit mental, yang sering mengarah pada bunuh diri, selama bertahun-tahun.

Aktivitas geomagnetik "Pengindeksan"

Gangguan medan magnet yang terkait dengan perubahan sistem arus magnetosfer-ionosfer disebut aktivitas geomagnetik (GA). Untuk menentukan levelnya, dua indeks digunakan - A dan K. Yang terakhir menunjukkan nilai GA. Ini dihitung dari pengukuran perisai magnet yang diambil setiap hari dengan interval tiga jam, mulai pukul 00:00 UTC (Universal Time Coordinated). Indikator gangguan magnetik tertinggi dibandingkan dengan nilai medan geomagnetik hari tenang untuk lembaga ilmiah tertentu, sedangkan nilai maksimum penyimpangan yang diamati diperhitungkan.

Berdasarkan data yang diperoleh, dihitung indeks K. Karena merupakan nilai kuasi-logaritmik (yaitu, meningkat satu dengan peningkatan gangguan sekitar 2 kali), tidak dapat dirata-ratakan untuk mendapatkan gambaran sejarah jangka panjang tentang keadaan medan geomagnetik planet ini. Untuk melakukan ini, ada indeks A, yang merupakan rata-rata harian. Ini ditentukan dengan cukup sederhana - setiap dimensi indeks K diubah menjadi indeks yang setara. Nilai K yang diperoleh sepanjang hari dirata-rata, berkat itu dimungkinkan untuk memperoleh indeks A, yang nilainya pada hari-hari biasa tidak melebihi ambang 100, dan selama periode badai magnet paling serius itu bisa melebihi 200.

Karena gangguan medan geomagnetik di berbagai titik planet ini memanifestasikan dirinya secara berbeda, nilai indeks A dari sumber ilmiah yang berbeda dapat sangat berbeda. Untuk menghindari kenaikan seperti itu, indeks A yang diperoleh oleh observatorium dikurangi menjadi rata-rata dan indeks global A p muncul. Hal yang sama berlaku untuk indeks K p, yang merupakan nilai pecahan dalam kisaran 0-9. Nilainya dari 0 hingga 1 menunjukkan bahwa medan geomagnetik normal, yang berarti bahwa kondisi optimal untuk melewati pita gelombang pendek dipertahankan. Tentu saja, tunduk pada aliran radiasi matahari yang cukup intens. Medan geomagnetik dengan 2 titik dicirikan sebagai gangguan magnetik sedang, yang sedikit mempersulit perjalanan gelombang desimeter. Nilai dari 5 hingga 7 menunjukkan adanya badai geomagnetik yang menimbulkan gangguan serius pada kisaran yang disebutkan, dan dengan badai yang kuat (8-9 poin) membuat perjalanan gelombang pendek menjadi tidak mungkin.

Dampak badai magnet pada kesehatan manusia

Efek negatif badai magnet mempengaruhi 50-70% populasi dunia. Pada saat yang sama, timbulnya reaksi stres pada beberapa orang dicatat 1-2 hari sebelum gangguan magnetik, ketika jilatan api matahari diamati. Untuk yang lain - di puncak atau beberapa saat setelah aktivitas geomagnetik yang berlebihan.

Pecandu meto, serta mereka yang menderita penyakit kronis, perlu melacak informasi tentang medan geomagnetik selama seminggu untuk mengecualikan stres fisik dan emosional, serta tindakan dan peristiwa apa pun yang dapat menyebabkan stres, jika badai magnet mendekat. .

Sindrom defisiensi medan magnet

Melemahnya medan geomagnetik di tempat (medan hipogeomagnetik) terjadi karena fitur desain berbagai bangunan, bahan dinding, serta struktur magnet. Ketika Anda berada di ruangan dengan GP yang lemah, sirkulasi darah terganggu, suplai oksigen dan nutrisi ke jaringan dan organ. Melemahnya perisai magnet juga mempengaruhi sistem saraf, kardiovaskular, endokrin, pernapasan, kerangka dan otot.

Dokter Jepang Nakagawa menyebut fenomena ini "sindrom defisiensi medan magnet manusia". Dalam arti pentingnya, konsep ini mungkin bersaing dengan kekurangan vitamin dan mineral.

Gejala utama yang menunjukkan adanya sindrom ini adalah:

• peningkatan kelelahan;
• penurunan kapasitas kerja;
• insomnia;
• sakit kepala dan nyeri sendi;
• hipo dan hipertensi;
• gangguan pada sistem pencernaan;
• gangguan dalam kerja sistem kardiovaskular.