地磁指数分类

地磁指数 geomagnetic indices

描述每一时间段内地磁扰动强度的一种分级指标，或某类磁扰（见地球变化磁场）强度的一种物理量。时间段均按世界时划分。地磁指数可以分为两类。

概念解释

描述地磁活动的总体水平，而不考虑磁扰的具体类型。在中、低纬度地区，扰动的强度通常按地磁场水平强度的变化确定的。主要有以下几类：

C和Ci指数

C 指数是单个地磁台用来描述每日（有时也用于每个小时）地磁扰动强度的指数，分为0、1、2等3级，称为磁情记数。各地磁台每日记一个数。当地磁变化比较平缓而无显著扰动时记为0，当地磁变化比较迅速而扰动幅度较大时记为2。

Ci指数是描述全球每日地磁扰动强度的指数，称为国际磁情记数。各个地磁台在同一日期所确定的记数 C很可能不一致，为使每日取得一个确定的记数，以描述全球的地磁扰动强度，即由各个协作台站的每日记数C求其平均值，取至一位小数，故Ci指数从0.0到2.0共分为21级。

K和Kp指数

K指数是单个地磁台用来描述每日每个3小时内的地磁扰动强度的指数，称为三小时指数或磁情指数。1938年德国尼梅克地磁台首先采用了这种指数。这是一种定量的分级指数，从0到9共分10级，数字越大表示地磁扰动越强。每日分为8个时段，00～03时为第一时段，03～06时为第2时段……，21～23时为第8时段。每个时段确定一个K值，K值大小由各个时段的纯干扰变化的幅度a决定。纯干扰变化的幅度就是消除了太阳静日变化和太阴日变化之后的纯属地磁扰动的幅度。分级的办法是按照近似的对数关系给每一级K值规定一个幅度下限amin，单位为纳特（nT）。尼梅克地磁台（地磁纬度Φ=52.2°N) K 和amin的对应关系见表1。其中K=9的幅度下限amin⑼=500 纳特是由地磁史上最强的一次地磁扰动的幅度确定的。这个最大的扰动幅度出现在1938年4月16日06～09时。

Ak和Ap指数

Ak指数是单个地磁台描述全日的地磁扰动强度的指数，称为等效日幅度。因为K同a的关系是非线性的，所以直接采用每日的8个K值之和来描述每日的地磁扰动的强度是不恰当的。因此又把每一级K转化为一定的幅度ak，每日8个ak之平均值即为Ak指数。ak是由每一级K对应最多的幅度ɑ确定的，称为等效三小时幅度，亦称ak指数。其中ɑk以2纳特为单位。其他地磁台以此表为基础可按一定关系进行K和ak的换算。

Ap指数是全球的全日地磁扰动强度的指数，称为行星性等效日幅度。同理又把每一级Kp转化为一定的幅度ap，称为行星性等效三小时幅度，亦称ɑp指数。

U和U1指数

描述全球每月和每年的地磁扰动强度的指数。主要是反映磁暴对地磁场的影响。　U指数是地磁赤道处地磁场水平强度日均值的逐日差在一个月或一年内的平均值，单位取为纳特，并取系数为0.1，以使U 的数值在1附近。

U1指数是U指数的改进。根据实用经验曾把U改进为U1，二者的对应关系见表7。　U和U1可同时采用。

第二类地磁指数概念：全球赤道H分量扰动的瞬时平均值。

Dst指数

在中低纬度的测站使用的地磁指数称之为Dst 指数。这个指数每小时量测一次，最主要是量测地磁水平分量的强度变化。由于在磁赤道附近的磁场强度主要是受到环型电流影响，因此所量测到的Dst 指数也可以用来估算环型电流的变化量。这种指数主要是为了描述环电流扰动场DR的强度，亦即描述DR环电流的强度。

AU、AL及AE指数

描述极区磁亚暴强度即描述极光带电急流强度（见地球变化磁场）的指数。这些指数的数值，由均匀分布在极光带附近各个地磁台的每个小时内水平强度变化来决定（应消除平均的平静变化），水平强度的单位为纳特。

AU指数是在这些台站中每个小时内的最大正变化。正变化出现在午后和傍晚，因此，AU指数反映了东向的极光带电急流的强度。

AL指数是在这些台站中每个小时内的最大负变化。负变化出现在夜间和早晨，因此，AL指数反映了西向的极光带电急流的强度。

AE指数是每个小时内最大正变化同最大负变化的绝对值之和。

全球共同采用的磁静日和磁扰日。由国际地磁指数服务机构根据每日8个Kp之和、平方和、最大值Kpmax三者的平均值来确定各日的静扰程度，并且选定国际地磁静扰日。国际磁静日为每月5个地磁扰动最小的日期。此外，每月确定5个地磁扰动次小的日期为一般磁静日。国际磁扰日为每月5个地磁扰动最大的日期。从国际地磁静、扰日的选定方法可知，国际磁静日和国际磁扰日的选定标准不是绝对的，不同月份的国际磁静日或国际磁扰日之间的地磁扰动程度可能相差很大，这完全取决于每个月份出现的地磁扰动状况。

磁暴 (Magnetic storm) 当地球磁场强度发生剧烈变化时，便称之为磁暴。当有磁暴发生时，在前面所述指数都会有着明显变化，但若要讨论整个完整的磁暴过程，科学家多半是利用Dst 指数的变化做为依据，来说明磁暴发生的各个阶段以及区分磁暴的大小。在磁暴发生的过程中，由于自太阳表面送出的高能与高速粒子传播至地球，地球磁层受到太阳风粒子的吹拂挤压而内缩。由于磁场强度与半径的三次方成反比，因此使得地球磁场会有些微的增强。故从Dst index随时间变化，会先看到磁场强度有些微增强，称为急始（storm sudden commencement,SSC）。随着高能粒子数目增多，自东向西环形电流强度增强，因为此电流产生的磁场和地磁反向，所以Dst Index下降，此即称为初相（initial phase）。紧接着会看到地磁指数会持续向下减少至最低点，称为主相（main phase）。而由最低点回到稳定状态的过程则称为恢复相(recover phase）。