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K-指标

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K-指标以0-9的整数量化了地磁场横向的扰动，其中1表示扰动处于平静水平，5或以上表示地球正发生磁暴。它是根据磁强计在三小时间隔内观察到地磁场的横向最大波动而得出的。字母K来自德语单字（Kennziffer）[1]，意思是“特别的数字”。K-指标于1939年由尤利乌斯·巴特尔斯（英语：Julius Bartels）提出[2][1]。

定义

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从最大的扰动 (nT) 转换成K-指标，从一个观测站到另一个观测站，测量的值都会有所变化，但在某种程度上，某一水准 K 的发生率在所有观测站都是相同的。在实务上，这意味着在高地磁纬度的观测站，会观测到较高水准扰动的K-指标。即时的K-指标是在明定的3小时间隔(0000-0300, 0300-0600, ..., 2100-2400)确定结束之后测量的。在3小时内的最大正负偏差值将会与确定的最大扰动总值附在一起，但最大偏差值可以出现在这3小时内的任何时刻。

K、Kp与估计Kp之间的关系

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官方的地球Kp指标是透过网络提供的地磁观测站K-指标经过加权平均计算衍生的。由于这些观测站不是提供即时的观测数据，散布在全球各地的不同操作中心，都依据他们所在区域的观测站所提供的数据来估计这个指标。

Kp-指标是巴特尔斯在1939年引进的[3]。

K和A之间的关联性

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

A-指标提供地磁活动每日的平均值。因为由磁强计扰动测量的K-指标没有线性的关系，采用K-指标的平均值是无意义的。取代的是转换每一个K-指标成为线性的标度，称为"等效三小时范围"的a-指标 (注意是小写)。每日的A-指标是8个a-指标的平均值。根据下表[4][5][6]：

给定的K对应的 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-指标是3 4 6 5 3 2 2 1，当天等效振幅平均值的A-指标是： 

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

Ap指标是以来自一组特定Kp站的资料为基础，平均地球的A-指标[7]。

NOAA G-标度和Kp之间的关联性

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Kp标度是总结全球水准地磁活动的合理方式，但要了解太空环境对它的影响并不是件容易的事。NOAA的G-标度[8]是设计来对应，以直接的方式，磁暴影响的意义。

地磁风暴的规模和影响
规模 等级 影响 Kp 等价 频率
（1个太阳周期等于11年） 		在第24太阳周期中的天数[9]
电力系统 航天器 其他系统
G1 轻微 电网可能出现微弱的波动。 可能对卫星运行造成轻微影响。 迁徙动物受到这种和更高级别的影响，极光在高纬度地区（北密歇根和缅因州）很常见。 5 1700次每个周期

(900天每个周期)

256
G2 中度 高纬度地区的电力系统可能会出现电压警报，持续时间较长的风暴可能会造成变压器损坏。 地面控制可能需要对方向采取纠正措施；高层大气的阻力的可能变化会影响轨道预测。 高频无线电传播可以在高纬度地区消失，极光已被视为低如纽约和爱达荷州(通常55°地磁纬度). 6 600次每个周期

(360天每个周期)

86
G3 强烈 可能需要进行电压校正，在一些保护装置上触发假警报。 地面充电可能发生在卫星组件上，阻力可能增加在低地球轨道卫星上，并且可能需要修正方向问题。 间歇性卫星导航和低频无线电导航可能会出现问题，高频无线电可能是间歇性的中断，极光已经被认为是伊利诺伊州和俄勒冈州(通常50°地磁纬度). 7 200次每个周期

(130天每个周期)

18
G4 严重 可能广泛存在的电压控制问题和一些保护系统将错误地将关键资产从电网中脱离。 可能遇到表面充电和跟踪问题，定位问题可能需要修正。 诱导的管道电流影响预防措施，高频无线电传播零星，卫星导航退化数小时，低频无线电导航中断，极光已被视为低于阿拉巴马州和北加利福尼亚州(通常为45 ° 地磁纬度). 8-9 100次每个周期

(60天每个周期)

9
G5 极端 广泛的电压控制问题和保护系统的问题可能会发生，一些电网系统可能会经历完全崩溃或停电。变压器可能受损。 可能会遇到广泛的表面充电，定位，上行/下行和跟踪卫星的问题。 管道电流可能达到数百安培，高频无线电传播可能在许多地区一至两天内不可能，卫星导航可能会退化数天，低频无线电导航可能会停止数小时，极光已经被视为佛罗里达州和得克萨斯州南部(通常为40°地磁纬度). 9 4次每个周期

(4天每个周期)

1

参考资料

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  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. ^ 引用错误：没有为名为Bartles1939的参考文献提供内容
  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]. （原始内容存档于2013-02-20）. 
  6. ^ Geomagnetic kp and ap Indices. NOAA National Centers for Environmental Information (NESDIS). [2016-08-21]. （原始内容存档于2021-01-30）. 
  7. ^ http://spidr.ngdc.noaa.gov/spidr/help.do?group=geomInd#ap （页面存档备份，存于互联网档案馆） - Equivalent Amplitudes
  8. ^ [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆） 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]. 

外部链接

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