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地磁暴

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·危害及影响
·发现

地磁暴是地球磁场全球性的剧烈扰动现象。以地磁指数来表征地磁暴的大小。地磁暴是高速等离子体云到达地球空间后，引发的最具代表性的全球空间环境扰动事件。地磁暴的强度可以表征太阳风暴中高速等离子体云的影响大小。地磁暴的强度等级一般用Kp指数和Dst指数这两类地磁指数来划分。在研究中通常采用Dst指数分级，而在预警应用中采用Kp指数。据有关数据，地磁暴期间对信鸽的训、赛归巢有一定的影响。


危害及影响
地磁暴期间高能粒子沉降和焦耳加热等过程使低层大气受热膨胀地磁暴的连锁反应地磁暴的连锁反应引起高层大气密度增加；高层大气密度、成分和风场的变化会引起电离层暴；磁层剧烈扰动时磁尾中的热等离子体被加速向地球方向运动形成热等离子体注入；带电粒子沿磁力线沉降轰击高层大气形成绚烂多彩的极光；磁层扰动期间磁层中的电子可能被加速至很高的能量引起全球范围的高能电子增强现象——高能电子暴。对卫星的影响直接影响：当地磁场扰动时磁场方向和大小的改变会影响它们之间的力矩致使卫星的姿态发生变化。卫星的姿态发生变化后通信卫星将无法正常通信甚至有时可能会中断通信；气象卫星、军事卫星也无法监测地球。间接影响：当强磁暴发生时磁层顶部由于受到高速太阳风的剧烈挤压而被压缩到地球同步轨道之内发生同步轨道磁层顶穿越事件。此时不仅会因所处的磁场环境发生变化而影响姿态还会因为失去了磁场的保护而直接受到太阳风的冲击。当地磁暴发生时焦耳加热和极光粒子沉降加热引起全球高层大气增温密度和成分发生变化。当大气密度陡增大气阻力会突然加大加速了航天器衰减的速度从而导致其偏离预计航道甚至提前掉入低层大气而陨落。对电网的影响强磁暴时地磁场会发生剧烈扰动变化变化的地磁场会在土壤 GIC产生原理图 GIC产生原理图电阻率高的地区产生每公里几伏特到十几伏特持续时间从几分钟到几小时的地面电势（Earth Surface PotentialESP）。而在高压、超高压输电系统中由于电网变压器中性点直接接地所以ESP会在东西走向、长距离输电线路与大地构成的回路中产生地磁感应电流（Geomagnetically Induced Currents GIC）。容易引起大型变压器半波饱和而缩短其使用寿命极端情况下会使其烧毁而造成永久损坏。同时由于磁暴的发生是全球同步因此GIC会使整个电网范围内数百台变压器同时发生半波饱和造成一些保护装置产生跳闸等误动作致使供电系统电压严重下降导致系统崩溃从而引发大面积停电事故。

发现
19世纪30年代，在德国科学家高斯和韦伯建立地磁台站之初，他们就发现地磁场经常有微小的起伏变化，但当时他们并没有认识到这是由太阳引起的。之后，1859年9月1日，英国人卡林顿在观察太阳黑子时，首先观测到了太阳耀斑。第二天，地磁台站记录到1600纳特斯拉的强烈地磁扰动。

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