地磁指數

地磁指數 geomagnetic indices

描述每一時間段內地磁擾動強度的一種分級指標，或某類磁擾（見地球變化磁場）強度的一種物理量。時間段均按世界時劃分。地磁指數可以分為兩類。

概念解釋

描述地磁活動的總體水平，而不考慮磁擾的具體類型。在中、低緯度 地區，擾動的強度通常按地磁場水平強度的變化確定的。主要有以下幾類：

C和Ci指數

C 指數是單個地磁台用來描述每日（有時也用於每個小時）地磁擾動強度的指數，分為0、1、2等3級，稱為磁情記數。各地磁台每日記一個數。當地磁變化比較平緩而無顯著擾動時記為0，當地磁變化比較迅速而擾動幅度較大時記為2。

Ci指數是描述全球每日地磁擾動強度的指數，稱為國際磁情記數。各個地磁台在同一日期所確定的記數 C很可能不一致，為使每日取得一個確定的記數，以描述全球的地磁擾動強度，即由各個協作台站的每日記數C求其平均值，取至一位小數，故Ci指數從0.0到2.0共分為21級。

K和Kp指數

K指數是單個地磁台用來描述每日每個3小時內的地磁擾動強度的指數，稱為三小時指數或磁情指數。1938年德國尼梅克地磁台首先採用了這種指數。這是一種定量的分級指數，從0到9共分10級，數字越大表示地磁擾動越強。每日分為8個時段，00～03時為第一時段，03～06時為第2時段……，21～23時為第8時段。每個時段確定一個K值，K值大小由各個時段的純干擾變化的幅度a決定。純干擾變化的幅度就是消除了太陽靜日變化和太陰日變化之後的純屬地磁擾動的幅度。分級的辦法是按照近似的對數關係給每一級K值規定一個幅度下限amin，單位為納特（nT）。尼梅克地磁台（地磁緯度Φ=52.2°N) K 和amin的對應關係見表1。其中K=9的幅度下限amin⑼=500 納特是由地磁史上最強的一次地磁擾動的幅度確定的。這個最大的擾動 幅度出現在1938年4月16日06～09時。

Ak和Ap指數

Ak指數是單個地磁台描述全日的地磁擾動強度的指數，稱為等效日幅度。因為K同a的關係是非線性的，所以直接採用每日的8個K值之和來描述每日的地磁擾動的強度是不恰當的。因此又把每一級K轉化為一定的幅度ak，每日8個ak之平均值即為Ak指數。ak是由每一級K對應最多的幅度ɑ確定的，稱為等效三小時幅度，亦稱ak指數。其中ɑk以2納特為單位。其他地磁台以此表為基礎可按一定關係進行 K和ak的換算。

Ap指數是全球的全日地磁擾動強度的指數，稱為行星性等效日幅度。同理又把每一級 Kp轉化為一定的幅度ap，稱為行星性等效三小時幅度，亦稱ɑp指數。

U和U1指數

描述全球每月和每年的地磁擾動強度的指數。主要是反映磁暴對地磁場的影響。　U指數是地磁赤道處地磁場水平強度日均值的逐日差在一個月或一年內的平均值，單位取為納特，並取係數為0.1，以使U 的數值在1附近。

U1指數是 U指數的改進。根據實用經驗曾把 U改進為 U1，二者的對應關係見表7。 U和 U1可同時採用。

第二類地磁指數概念：全球赤道H分量擾動的瞬時平均值。

Dst指數

在中低緯度的測站使用的地磁指數稱之為Dst 指數。這個指數每小時量測一次，最主要是量測地磁水平分量的強度變化。由於在磁赤道附近的磁場強度主要是受到環型電流影響，因此所量測到的Dst 指數也可以用來估算環型電流的變化量。這種指數主要是為了描述環電流擾動場DR的強度，亦即描述DR環電流的強度。

AU、AL及AE指數

描述極區磁亞暴強度即描述極光帶電急流強度（見地球變化磁場）的指數。這些指數的數值，由均勻分佈在極光帶附近各個地磁台的每個小時內水平強度變化來決定（應消除平均的平靜變化），水平強度的單位為納特。

AU指數是在這些台站中每個小時內的最大正變化。正變化出現在午後和傍晚，因此，AU指數反映了東向的極光帶電急流的強度。

AL指數是在這些台站中每個小時內的最大負變化。負變化出現在夜間和早晨，因此，AL指數反映了西向的極光帶電急流的強度。

AE指數是每個小時內最大正變化同最大負變化的絕對值之和。

全球共同採用的磁靜日和磁擾日。由國際地磁指數服務機構根據每日8個Kp之和、平方和、最大值Kpmax三者的平均值來確定各日的靜擾程度，並且選定國際地磁靜擾日。國際磁靜日為每月5個地磁擾動最小的日期。此外，每月確定5個地磁擾動次小的日期為一般磁靜日。國際磁擾日為每月5個地磁擾動最大的日期。從國際地磁靜、擾日的選定方法可知，國際磁靜日和國際磁擾日的選定標準不是絕對的，不同月份的國際磁靜日或國際磁擾日之間的地磁擾動程度可能相差很大，這完全取決於每個月份出現的地磁擾動狀況。

磁暴 (Magnetic storm) 當地球磁場強度發生劇烈變化時，便稱之為磁暴。當有磁暴發生時，在前面所述指數都會有著明顯變化，但若要討論整個完整的磁暴過程，科學家多半是利用Dst 指數的變化做為依據，來說明磁暴發生的各個階段以及區分磁暴的大小。在磁暴發生的過程中，由於自太陽表面送出的高能與高速粒子傳播至地球，地球磁層受到太陽風粒子的吹拂擠壓而內縮。由於磁場強度與半徑的三次方成反比，因此使得地球磁場會有些微的增強。故從Dst index隨時間變化，會先看到磁場強度有些微增強，稱為急始（storm sudden commencement,SSC）。隨著高能粒子數目增多，自東向西環形電流強度增強，因為此電流產生的磁場和地磁反向，所以Dst Index下降，此即稱為初相（initial phase）。緊接著會看到地磁指數會持續向下減少至最低點，稱為主相（main phase）。而由最低點回到穩定狀態的過程則稱為恢復相(recover phase）。