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磁暴的现象、特点、理论和影响 演讲人： P胡浩 P温良剑 主要内容 什么是磁暴 磁暴的形态、分布以及分类 磁暴的理论 磁暴的影响 “磁暴”这一名词的提出 普鲁士博物学家和旅行家洪堡男爵（vonHumboldt，1769－1859年）曾经花了五年的时光在南美洲及墨西哥海湾的海上与岛上探险。在这次旅行中，他研究了从两极到赤道地磁强度的变化，并创造了“磁暴”这个名词来描述一个他首先加以记录的现象。 2000年7月的一则新闻 （2000年7月）14日发生的一个几十年来最大的太阳物质抛射事件，造成在太阳表面、行星际空间和地球附近出现了很多奇特现象，昨天（7月16日）高速太阳风抵达地球，大部分卫星通讯中断，北极光从北极区域扩展到美国南部佛罗里达州，令众多科学家惊愕不已。14日刚好是法国的国庆日(巴斯底节，Bastille Day)，因此专家们就把这一次太阳物质抛射事件称为「巴斯底日事件」，在地球发生的磁暴被称为「巴斯底日磁暴」 …… 奇妙叵测的磁暴 下面我们就来了解一下这个奇妙的现象 —磁暴 一.什么是磁暴 全球性的地磁现象，是全球同时发生的强烈地磁干扰 ，磁情指数K=5 （K:各个地磁台站用来描述每三个小时段内地磁场扰动强度的指数,从0到9分为十级；K3被认为是无扰动或微扰） 磁暴的特征 二.磁暴的形态，分布和分类 ——磁暴的形态 磁暴形态的纬度差异 高纬：扰动成分较多，幅度较大，形态很不规则 中低纬：扰动成分较少，幅度较小，形态较规则 （ 注：磁暴发生时，各个地磁要素中，以水平分量变化最为激烈。尤以中低纬度地区的水平分量幅度最大、形态最清楚，故常中低纬地区的水平分量变化形态来研究磁暴的形态特征） 磁暴的形态 从磁强的变化上分： 急始磁暴 缓始磁暴 它们的共同点： 初相 主相 恢复相 急始磁暴(2002.04.18) 缓始磁暴(2002.09.05) 磁暴的分布 磁暴的时间分布具有统计规律性 重现性---------27天 太阳周变化---11年 季节分布------ 春秋冬夏 各小时的变化 磁暴的分类 按磁情指数K分类 K= 5 ： 小磁暴 K=6、7 ：中等磁暴 K=8、9 ： 强磁暴 按磁暴的形态分类 急始磁暴 缓始磁暴 按重现性分 重现磁暴 非重现磁暴 三.磁暴理论 磁层 在太阳风和地磁场的相互作用下，磁力线被太阳风压缩在一个有限的空间区域内，而太阳风却被磁场阻挡在这个有限的空间区域之外。对于太阳风而言，这个区域成了一个空腔，而地磁场完全被局限在这个空腔之内。这个具有磁场的空腔称为磁层。 磁层结构 磁层 辐射带 地球附近存在着带电粒子通量很高的区域 辐射带 内辐射带 （耳蜗） 外辐射带 （耳廓） （注：实际上是 按高能粒子的分 布划分） 磁暴的经典理论—DCF场、DR场 1931年 卡普曼和费拉罗提出 DCF场 粒子流在射向地球的运动过程中由于地磁场的作用，表面产生感应电流所产生的磁场 磁暴初期，DCF场使地面上的水平分量增加，是形成磁暴初相的主要原因 DR场理论 DR场：环电流扰动场 高能太阳风中的部分粒子闯入磁层后，在地磁场的作用下发生漂移，产生了一个自东向西的环电流，此电流的磁场就是DR场。 太阳风不断吹来，漂移粒子数增多，DR场增强，使地磁水平分量不断减少：此即主相的形成。 太阳风吹过后，失去了粒子源，环电流减弱，地磁水平分量渐复正常：此即恢复相的形成。 环电流是分布在辐射带中的，辐射带是一双“耳朵”，太阳风产生这种扰动场作用也可叫作“耳边风效应”了。 四.磁暴的影响 导航 磁暴的影响 通讯 卫星 磁暴的影响 电力系统：感应电流（直流电）危害输电设备 （1989年3月13日，魁北克地区（600万居民）因一强磁暴大规模 停电，长达九个小时。） 管道系统： 生物： 地磁场的扰动会引起人体(动物）生物系统内的压力的变化 。迁徙性动物如鸽子、海豚、鲸等都有生物罗盘，磁暴时，它们有可能会迷失方向。 结语 “21世纪一百大科学难题之一”------- 磁层亚暴和磁暴的整体过程 磁暴只是地磁扰动的一种类型 极光区磁扰：地磁亚暴SP1和磁扰日变化SD 地磁脉动P 这些磁扰重叠在一起形成复杂的地磁扰动 极光 极光 极光 极光 谢谢大家！ 2002/12/28 * * 全球性 同时性 极区到赤道均可观察到 绝大多数 反映太阳粒子流的物理性