K-지수

K-index
기타 용도는 K-index(측량학)를 참조하십시오.

K-지수는 0~9 범위의 정수로 지구 자기장의 수평 구성 요소의 장애를 정량화하며, 1은 고요하고 5 이상은 지자기폭풍을 나타낸다. 3시간 간격 동안 자력계에서 관측된 수평 구성 요소의 최대 변동에서 도출된다. K라는 라벨은 독일어 Kennziffer에서[1] 유래한 것으로 "성격적인 숫자"를 의미한다. K-index는 줄리어스 바텔스가 1939년에 도입했다.[2][1]

K-index 계산

K 척도는 준 로가리듬이다. 최대변동 R(나노테슬라 단위, nT)에서 K-지수로의 변환표는 관측소마다 달라 K의 특정 수준의 역사적 발생률이 모든 관측소에서 거의 동일하다. 실제로 이것은 더 높은 지자기위도에 있는 관측소는 주어진 K-지수에 대해 더 높은 수준의 변동을 필요로 한다는 것을 의미한다. 예를 들어 그린란드의 고드하븐에서는 K = 9의 값이 R = 1500nT로 도출되는 반면 하와이 호놀룰루에서는 300nT의 변동만 K = 9로 기록된다. 독일 키엘에서 K = 9는 R = 500nT 이상에 해당한다.[3] 실시간 K-지수는 각각 00:00–03:00, 03:00–06:00, ..., 21:00–24:00의 규정된 간격이 끝난 후에 결정된다. 3시간 동안의 최대 양의 편차와 음의 편차를 합산하여 총 최대 변동폭을 결정한다. 이러한 최대 편차는 3시간 동안 언제든지 발생할 수 있다.

K-indexp 및 추정 K-indexp

공식 행성 K-지수는p 중간위도 위치에 있는 13개의 지구자기 관측소 네트워크에서 K-지수의 가중 평균을 계산하여 도출한다. 이들 관측소는 데이터를 실시간으로 보고하지 않기 때문에 전 세계의 다양한 운영센터들은 관측소들의 지역 네트워크에서 이용할 수 있는 데이터를 바탕으로 지수를 추정한다. K-index는p 바텔스가 1939년에 도입했다.[2]

K와 A의 관계

Plot of a-index vs. K-index

A-지수는 지구자기 활동에 대한 일평균 수준을 제공한다. K-척도와 자력계 변동의 비선형 관계 때문에 K-지수 집합의 평균을 취하는 것은 의미가 없다. 대신 수행되는 것은 다음 표에 따라 각 K를 "동일한 3시간 범위" a-지수(하위 사례 "a" 참조)라고 불리는 선형 척도로 다시 변환하는 것이다.[3][4][5]

주어진 K에 대한 등가 범위 a
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

일일 A지수는 8개의 평균에 불과하다.

따라서 예를 들어 당일의 K-지수가 3, 4, 6, 5, 3, 2, 2, 1인 경우 일일 A-지수는 등가 진폭의 평균이다. 

 A = (15 + 27 + 80 + 48 + 15 + 7 + 7 + 4)/8 = 25.375

A-색인은p 특정p K 관측소 집합의 데이터를 바탕으로 행성 A-색인의 평균을 구한다.[4]

G 척도

이것은 NOAA G-척도와 K의p 관계에 대한 설명이다. K-척도는p 지구자기 활동의 전지구적 수준을 요약하는 과학적인 방법이지만, 우주 환경의 영향을 받은 사람들이 그 중요성을 이해하는 것이 항상 쉬운 일은 아니었다. NOAA G 척도는[6] 지구자기 폭풍의 영향의 중요성에 직접적으로 대응하도록 설계되었다.

지자기폭풍의 규모와 영향
척도 레벨 효과 Kp 등가 평균 주파수
(1주기 = 11년)
전력계통 우주선 작전 기타 시스템
G1 마이너 약한 전력 그리드 변동이 발생할 수 있다. 위성 작동에 미치는 경미한 영향 가능. 철새의 동물들은 이 정도와 더 높은 수준에서 영향을 받는다; 오로라는 높은 위도(미시간 북부 및 메인 주)에서 흔히 볼 수 있다. 5 사이클당 1700

(주기당 900일)

G2 중간 고위도 전력 시스템은 전압 경보를 경험할 수 있으며, 장기간 지속되는 폭풍은 변압기 손상을 초래할 수 있다. 지반 제어에 의해 방향에 대한 교정 조치가 필요할 수 있다. 항력 변화 가능성은 궤도 예측에 영향을 미친다. HF 전파는 더 높은 위도에서 희미해질 수 있으며, 오로라는 뉴욕과 아이다호(일반적으로 55° 지자기성 선반)만큼 낮게 관측되어 왔다. 6 사이클당 600개

(주기당 360일)

G3 강하다 전압 보정이 필요할 수 있으며, 일부 보호 장치에서 잘못된 경보가 트리거될 수 있다. 표면 충전은 위성 부품에서 발생할 수 있고, 저궤도 위성에서 항력이 증가할 수 있으며, 방향 문제에 대한 보정이 필요할 수 있다. 간헐적인 위성 항법 및 저주파 무선 항법 문제가 발생할 수 있으며, HF 라디오가 간헐적으로 발생할 수 있으며, 오로라는 일리노이 및 오리건 주(일반적으로 50° 지자기성 선반)만큼 낮은 것으로 보여 왔다. 7 사이클당 200

(주기당 130일)

G4 심각하다 광범위한 전압 제어 문제 및 일부 보호 시스템은 그리드에서 주요 자산을 실수로 트립할 수 있다. 표면 충전 및 추적 문제가 발생할 수 있으며 방향 문제에 대한 보정이 필요할 수 있다. 유도관로 전류는 예방조치에 영향을 미치고, HF 전파는 산발적으로, 위성 항법은 몇 시간 동안 저하되고, 저주파 무선 항법은 중단되며, 오로라는 앨라배마와 캘리포니아 북부(일반적으로 45° 지자기성 선반)만큼 낮은 것으로 보여 왔다. 8-9 사이클당 100

(주기당 60일)

G5 익스트림 광범위한 전압 제어 문제와 보호 시스템 문제가 발생할 수 있으며, 일부 그리드 시스템은 완전히 붕괴되거나 정전이 발생할 수 있다. 트랜스포머는 손상을 입을 수 있다. 광범위한 표면 충전, 방향, 업링크/다운링크 및 추적 위성에 문제가 발생할 수 있음 파이프라인 전류는 수백 암페어에 이를 수 있고, HF(고주파) 전파는 1~2일 동안 많은 지역에서 불가능할 수 있으며, 위성 항법 기능이 며칠 동안 저하될 수 있으며, 저주파 무선 항법은 몇 시간 동안 꺼질 수 있으며, 오로라는 플로리다와 남부 텍사스(일반적으로 40° 지자기성 선반)만큼 낮게 보여 왔다. 9 사이클당 4개

(주기당 4일)

무선 전파 연구에 사용

주요기사 : 전파 전파

K-index는p 고주파 무선 신호의 전리권 전파 연구 및 예측에 사용된다. Kp = 5 이상으로 표시되는 지자기 폭풍은 전파에 직접적인 영향을 미치지 않는다. 그러나 그것들은 특히 중·고지리적 위도에서 전리권의 F층을 교란시켜 전파 전파를 저하시키는 이른바 전리권 폭풍을 일으킨다. 성능 저하는 주로 최대 가용 주파수([7]MUF)를 50%까지 감소시키는 것으로 구성된다. 때로는 E-레이어에도 영향을 미칠 수 있다. 대부분 중위도 및 저위도 지역에서 고주파 전파 경로에 영향을 미치는 갑작스러운 전리권 장애(SID)와 대조적으로 전리권 폭풍의 영향은 더 심한 고위도 및 극지방이다.

참조

  1. ^ a b Bartels, J.; Heck, N. H.; Johnston, H. F. (1939). "The three‐hour‐range index measuring geomagnetic activity". Journal of Geophysical Research. 44 (4): 411–454. doi:10.1029/TE044i004p00411.
  2. ^ a b Fleming, J. A.; Harradon, H. D.; Joyce, J. W. (1939). "Seventh General Assembly of the Association of Terrestrial Magnetism and Electricity at Washington, D.C., September 4–15, 1939". Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 44 (4). pp. 477–478, Resolution 2. doi:10.1029/TE044i004p00471.
  3. ^ a b Davies, Kenneth (1990). Ionospheric Radio. IEE Electromagnetic Waves Series #31. London, UK: Peter Peregrinus Ltd/The Institution of Electrical Engineers. p. 50. ISBN 0-86341-186-X.
  4. ^ a b "Help on SPIDR Data – Geomagnetic And Solar Indices Data Description". NOAA Space Physics Interactive Data Resource (SPIDR). Archived from the original on 2013-02-20. Retrieved 2012-09-12.
  5. ^ "Geomagnetic kp and ap Indices". NOAA National Centers for Environmental Information (NESDIS). Retrieved 2016-08-21.
  6. ^ NOAA/SWPC 공간 날씨 척도: 대중과 미래 공간 날씨 조건 및 가능한 영향과 통신하기 위해 사용된다.
  7. ^ George Jacobs and Theodore J. Cohen (1997). The New Shortwave Propagation Handbook. Hicksville, New York: CQ Publishing. p. 1.14. ISBN 0-943016-11-8.

외부 링크

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Public Domain 이 글은 미국 정부 문서인 "https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation"의 공공 도메인 자료를 포함하고 있다.