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K-指標

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K-指標以0-9的整數量化了地磁場橫向的擾動，其中1表示擾動處於平靜水平，5或以上表示地球正發生磁暴。它是根據磁強計在三小時間隔內觀察到地磁場的橫向最大波動而得出的。字母K來自德語單字（Kennziffer）[1]，意思是「特別的數字」。K-指標於1939年由尤利烏斯·巴特爾斯（英語：Julius Bartels）提出[2][1]。

定義

從最大的擾動 (nT) 轉換成K-指標，從一個觀測站到另一個觀測站，測量的值都會有所變化，但在某種程度上，某一水準 K 的發生率在所有觀測站都是相同的。在實務上，這意味着在高地磁緯度的觀測站，會觀測到較高水準擾動的K-指標。即時的K-指標是在明定的3小時間隔(0000-0300, 0300-0600, ..., 2100-2400)確定結束之後測量的。在3小時內的最大正負偏差值將會與確定的最大擾動總值附在一起，但最大偏差值可以出現在這3小時內的任何時刻。

K、Kp與估計Kp之間的關係

官方的地球Kp指標是透過網絡提供的地磁觀測站K-指標經過加權平均計算衍生的。由於這些觀測站不是提供即時的觀測數據，散佈在全球各地的不同操作中心，都依據他們所在區域的觀測站所提供的數據來估計這個指標。

Kp-指標是巴特爾斯在1939年引進的[3]。

K和A之間的關聯性

Plot of a-index vs. K-index
Plot of a-index vs. K-index

A-指標提供地磁活動每日的平均值。因為由磁強計擾動測量的K-指標沒有線性的關係，採用K-指標的平均值是無意義的。取代的是轉換每一個K-指標成為線性的標度，稱為"等效三小時範圍"的a-指標 (注意是小寫)。每日的A-指標是8個a-指標的平均值。根據下表[4][5][6]：

給定的K對應的 a等效值
K 0 0+ 1− 1 1+ 2− 2 2+ 3− 3 3+ 4− 4 4+
a 0 2 3 4 5 6 7 9 12 15 18 22 27 32
K 5− 5 5+ 6− 6 6+ 7− 7 7+ 8− 8 8+ 9− 9
a 39 48 56 67 80 94 111 132 154 179 207 236 300 400

因此，例如，某一天的K-指標是3 4 6 5 3 2 2 1，當天等效振幅平均值的A-指標是： 

  A = (15 + 27 + 80 + 48 + 15 + 7 + 7 + 3)/8 = 25.25

Ap指標是以來自一組特定Kp站的資料為基礎，平均地球的A-指標[7]。

NOAA G-標度和Kp之間的關聯性

Kp標度是總結全球水準地磁活動的合理方式，但要了解太空環境對它的影響並不是件容易的事。NOAA的G-標度[8]是設計來對應，以直接的方式，磁暴影響的意義。

地磁風暴的規模和影響
規模 等級 影響 Kp 等價 頻率
（1個太陽周期等於11年） 		在第24太陽周期中的天數[9]
電力系統 航天器 其他系統
G1 輕微 電網可能出現微弱的波動。 可能對衛星運行造成輕微影響。 遷徙動物受到這種和更高級別的影響，極光在高緯度地區（北密歇根和緬因州）很常見。 5 1700次每個周期

(900天每個周期)

256
G2 中度 高緯度地區的電力系統可能會出現電壓警報，持續時間較長的風暴可能會造成變壓器損壞。 地面控制可能需要對方向採取糾正措施；高層大氣的阻力的可能變化會影響軌道預測。 高頻無線電傳播可以在高緯度地區消失，極光已被視為低如紐約和愛達荷州(通常55°地磁緯度). 6 600次每個周期

(360天每個周期)

86
G3 強烈 可能需要進行電壓校正，在一些保護裝置上觸發假警報。 地面充電可能發生在衛星組件上，阻力可能增加在低地球軌道衛星上，並且可能需要修正方向問題。 間歇性衛星導航和低頻無線電導航可能會出現問題，高頻無線電可能是間歇性的中斷，極光已經被認為是伊利諾伊州和俄勒岡州(通常50°地磁緯度). 7 200次每個周期

(130天每個周期)

18
G4 嚴重 可能廣泛存在的電壓控制問題和一些保護系統將錯誤地將關鍵資產從電網中脫離。 可能遇到表面充電和跟蹤問題，定位問題可能需要修正。 誘導的管道電流影響預防措施，高頻無線電傳播零星，衛星導航退化數小時，低頻無線電導航中斷，極光已被視為低於阿拉巴馬州和北加利福尼亞州(通常為45 ° 地磁緯度). 8-9 100次每個周期

(60天每個周期)

9
G5 極端 廣泛的電壓控制問題和保護系統的問題可能會發生，一些電網系統可能會經歷完全崩潰或停電。變壓器可能受損。 可能會遇到廣泛的表面充電，定位，上行/下行和跟蹤衛星的問題。 管道電流可能達到數百安培，高頻無線電傳播可能在許多地區一至兩天內不可能，衛星導航可能會退化數天，低頻無線電導航可能會停止數小時，極光已經被視為佛羅里達州和德克薩斯州南部(通常為40°地磁緯度). 9 4次每個周期

(4天每個周期)

1

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 Bartels, J.; Heck, N. H.; Johnston, H. F. The three-hour-range index measuring geomagnetic activity. Journal of Geophysical Research. 1939, 44 (4): 411–454. Bibcode:1939TeMAE..44..411B. doi:10.1029/TE044i004p00411. 
  2. ^ Fleming, J. A.; Harradon, H. D.; Joyce, J. W. Seventh General Assembly of the Association of Terrestrial Magnetism and Electricity at Washington, D.C., September 4–15, 1939. Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1939, 44 (4). pp. 477–478, Resolution 2. Bibcode:1939TeMAE..44..471F. doi:10.1029/TE044i004p00471. 
  3. ^ 引用錯誤：沒有為名為Bartles1939的參考文獻提供內容
  4. ^ Davies, Kenneth. Ionospheric Radio. IEE Electromagnetic Waves Series #31. London, UK: Peter Peregrinus Ltd/The Institution of Electrical Engineers. 1990: 50. ISBN 0-86341-186-X. 
  5. ^ Help on SPIDR Data – Geomagnetic And Solar Indices Data Description. NOAA Space Physics Interactive Data Resource (SPIDR). [2012-09-12]. （原始內容存檔於2013-02-20）. 
  6. ^ Geomagnetic kp and ap Indices. NOAA National Centers for Environmental Information (NESDIS). [2016-08-21]. （原始內容存檔於2021-01-30）. 
  7. ^ http://spidr.ngdc.noaa.gov/spidr/help.do?group=geomInd#ap （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - Equivalent Amplitudes
  8. ^ [1] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） NOAA/SWPC Space Weather Scales used to communicate to the public current and future space weather conditions and their possible effects
  9. ^ The aurora and solar activity archive. Space Weather Live. [3 March 2022]. 

外部連結


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