Кр индекс северное сияние что это
Учимся прогнозировать возникновение полярного сияния.
Меня часто спрашивают где и когда можно наблюдать полярное сияние. Ответить на эти вопросы совсем коротко не получится, но я все же постараюсь написать не очень длинную и не очень сложную инструкцию.
С вопросом “где” все довольно просто — можно даже на широте Москвы, правда нечасто. Настолько сильные геомагнитные бури случаются раз в несколько лет. Последняя произошла 9 октября 2013 г (www.astronomy.ru/forum/index.php/topic, 3198.msg2602222.html#msg2602222)
Если ждать лет 10 вам не хочется — придется ехать на север, наиболее частые и интенсивные полярные сияния случаются в районе 67-70 параллелей. Хотя уже на 60-ой (широта Санкт-Петербурга) сияние можно увидеть даже при слабой геомагнитной буре, но будет оно не такое красивое как, скажем, в Мурманске или Новом Уренгое.
Итак, с местом определились, поговорим о времени. Несмотря на то что процессы, происходящие на Солнце еще до конца не изучены и многое остается под вопросом, прогнозировать геомагнитные бури можно, хоть и не со стопроцентной точностью.
Для начала давайте выясним откуда вообще появляется полярное сияние (далее ПС). “Топливом” для ПС является солнечный ветер — поток ионизированных частиц, выбрасываемых Солнцем. Ветер этот есть всегда, и Земля круглосуточно подвергается его воздействию. Большую часть времени этот ветер настолько слаб что неспособен вызвать значительные геомагнитные возмущения, но иногда на Солнце появляются корональные дыры и солнечные пятна, которые и выбрасывают потоки ветра повышенной плотности и скорости.
Охота за полярным сиянием: слабые суббури
Не первый год занимаюсь фотографией в жанре ночной пейзаж, живу в Санкт-Петербурге. В темноте все выглядит более таинственно и необычно, часто на моих фотографиях можно встретить северные сияния, не смотря на то, что съемки бывают круглый год, и зимой, и летом. Многим становится интересно, каким образом фотографии из Ленинградской области пестрят яркими небесными огнями, многие думают, что я рисую их сама, многие считают, что умею пользоваться фотошопом, одно другому конечно никак не мешает, но больше всего мне хочется поделиться отличным хобби, в котором сочетается куча разных умений.
Статья подойдет для романтиков, тех, кто любит ночное небо, звезды, тишину и азарт. Для тех, кто не готов стоять в сугробе неделю, ожидая небесного света или жить на краю земли, кто хочет взять ситуацию под контроль и в полной мере насладиться, пожалуй, самым красивым природным явлением. Ловить северное сияние подобным образом можно на северных широтах от 58 до 72, на европейской территории земного шара.
Прогнозирование полярного сияния
Так, как большая часть северного сияния, снимаемая на европейской территории на широтах от 50 до 65 находится на горизонте, то почти все программы для прогнозирования не в состоянии дать адекватный прогноз на видимость или невидимость небольших суббурь, случающихся чаще всего. Научиться самостоятельно строить прогнозы поможет небольшая статистика, любое приложение или сайт ее отображающий и небольшие тренировки дома за компьютером. Перед тем как выбегать на улицу в одних тапочках, предлагаю научиться делать хорошие прогнозы.
Долгосрочное прогнозирование (1-4 дня)
Начнем с самого простого — прогнозирование северного сияния. Не секрет, что существует большое количество программ, дающих прогнозы, но самые точные прогнозы — свои собственные, сделать наиболее точный прогноз можно на основании фотографий солнца, сделанных в разных спектрах, фотографии можно найти на сайте www.solarham.net.
Выбросы электронов и протонов, провоцирующих свечения на нашей планете происходят в результате появления солнечных вспышек, а так же корональных дыр, плазма устремляется через них во все стороны и вызывает свечения имеющийся атмосферы на всех планетах с достаточно сильным магнитным полем, нам повезло жить на планете с сильным магнитным полем и богатой атмосферой. Сам процесс возникновения свечения достаточно простой, о нем много написано, большая часть сияний является результатом суббурь, так как настоящие геомагнитные бури случаются очень редко и есть шанс их не дождаться.
По оценкам ученых, на сегодняшний момент мы с вами благополучно пережили солнечный минимум и постепенно идем к солнечному максимуму 2025 года. В годы минимальной активности, вспышек на солнце мало и наша надежда — потоки плазмы, появляющиеся в результате возникновения корональных дыр на Солнце.
Видео огромной корональной дыры от Nasa, 11 июля 2016 года (темная область):
Чем больше дыра, тем больше плазмы и солнечного ветра высвобождается в результате выброса. Оценив существующие отверстия в солнечной короне, находящиеся на левой(восточной) стороне солнечного снимка и наличие солнечных пятен, приближенных к солнечному экватору, мы можем понять, на какую активность нам рассчитывать в ближайшие дни. Солнце, при наблюдении за ним с нашей планеты, вращается вокруг своей оси примерно 27 дней, но это не точно. Более быстро вращение происходит в его экваториальной части и более медленно близ полюсов, половину этого времени мы имеем возможность наблюдать за достаточно динамичными изменениями, появлениями и исчезновениями корональных дыр и пятен. На основании текущей информации создаются прогнозы солнечной активности на 27 и более дней, доверять таким прогнозам не стоит, как и не стоит заранее планировать поездки, если нет никакой уверенности в том, что солнечная дыра продержится в раскрытом состоянии еще 27 дней. Если дыры и пятна есть и они находятся в экваторе, имеют хорошие размеры, нам повезло, можно переходить к прогнозированию погоды и к краткосрочному прогнозированию северного сияния, используя данные со спутников.
Расстояние между Солнцем и Землей — 149 600 000 км. Поток солнечного ветра при корональном выбросе в среднем имеет скорость от 300 до 500 км в секунду. Таким образом можно подсчитать примерное время прибытия потока на Землю.
Расстояние от Земли до Солнца / секунды / минуты / часы / скорость солнечного ветра
= 149 600 000 / 60 / 60 / 24 / 300
Краткосрочное прогнозирование (до 3 часов)
Ранее мы выяснили, что в результате активности происходят выбросы солнечной массы и происходит усиление солнечного ветра. Северные сияния возникают как при низкой плотности протонов, так и при медленном ветре, большинство автоматических программ дают оценку исходя из совокупности всех параметров, игнорируя нестандартные для них ситуации. Так что краткосрочный прогноз, также ложится на наши плечи и именно глядя на эти параметры мы будем решать, стоит ли выходить из машины или можно еще погреться в тепле.
Мы открываем сайт или программу для мобильного, где отображаются данные со спутников DSCOVR и ACE, находящихся в точке Лагранжа L1, около 1 500 000 километров от Земли и передающих на землю данные о плотности протонов, скорости солнечного ветра, в километрах в секунду, данные о состоянии магнитосферы Земли (а именно о его параметре «Bz») в режиме реального времени. Я пользуюсь сайтом aurorainfo.eu/aurora-alerts, собирать статистику самостоятельно не выходит.
Напряженность магнитного поля:
Скорость солнечного ветра:
На графиках отображены ключевые параметры за три часа по универсальному времени, самый правый параметр сообщает о том, какие данные собрал спутник прямо сейчас, но вспоминая, что спутник находится в 1.5 миллионах километров от Земли, а солнечный ветер имеет определенную скорость, а северные сияния возникают близко к земле, всего от 80 до 700 километров над землей, получается что у нас есть некий запас времени, какой именно — зависит от скорости солнечного ветра. Для подсчета нужно разделить расстояние от спутников в точке L1, на среднюю скорость солнечного ветра за последние полчаса и привести время в часы:
Примерные параметры, при которых возможно появление северного сияния:
Для Санкт-Петербурга наглядный пример таков, при возмущениях ниже индекса 4, нижняя граница яркой дуги уходит за горизонт (красную линию), а розовые лучики теряются в засветках и непрозрачном воздухе.
Если все правильно получилось определить — вы поймали северное сияние за хвостики, находящиеся высоко над землей! Если непонятно, был ли какой-то всплеск или нет, рекомендую снова зайти на сайт aurorainfo.eu и проверить назначен ли K-индекс для текущих возмущений, а еще работу магнитометров в тех регионах, где северное сияние в зените(Мурманск(Россия), Соданкюля(Финляндия), Абиску(Швеция), Тромсё(Норвегия). Если графики разошлись до значений примерно 0,75 и выше — значит северное сияние можно было наблюдать в умеренно-северных широтах(58-65) на горизонте со стороны севера. Обычно перед большими всплесками можно увидеть «дрожание магнитов» со слабой амплитудой.
Данные с магнитометров обсерватории в городе Тромсё, Норвегия:
Так же свои догадки можно проверить на том же сайте просматривая вебкамеры, или на других сайтах и онлайн трансляциях на ютубе, ссылки на всё можно найти в конце статьи.
Прогнозирование облачности
Часто люди говорят — если будет морозная ночь, то появится северное сияние, но мороз — это не причина, а следствие ясного неба в холодные времена года, так как земля не укрыта облачностью теплый воздух поднимается выше и становится прохладно. Само по себе полярное сияние, при должной магнитной активности, есть и днем, и ночью, и с тучами, и без туч, но нам нужно конечно или небо без туч или высокая отметка, выше облачности, например — гора.
Для прогнозирования облачности чаще всего используется программы наподобие Windy или Ventusky, программы доступны для смартфонов и десктопов, удобно дома составить примерный маршрут и затем отслеживать действительную облачность на месте съемки.
Вам требуется оранжевая область ясного неба — «Окно», достаточно большого размера, около 100 километров в диаметре, примерно к полуночи, с 22 до 01 часа, раньше этого времени обычно слишком светло, позже этого времени уже спать хочется, а не охотиться.
Кроме этих программ, хочется отметить возможность слежения за погодой с помощью информации со спутников в режиме реального времени:
kachelmannwetter.com/de/sat/leningrad/satellit-staub-15min/2019-0z.html
Ссылка действительна для региона Санкт-Петербург, но можно выбрать много других регионов, пользоваться не очень удобно, но зато понятно как обстоят дела на самом деле, ярко-оранжевые области указывают на достаточно ясное небо.
Как пользоваться ресурсами с погодой более подробно рассказывает охотник со стажем, Дамир Ялышев в видео, прикрепленных в конце статьи.
Выбор места съемки
Проверив прогноз погоды нужно решить куда вы хотите отправиться. Совершенно точно одно, место должно быть максимально открытым на север, не иметь препятствий в виде леса и высоких холмов.
Всегда красиво провести ночь на озере или попробовать поснимать достопримечательность с необычным природным явлением, могу предложить для вас свою карту мест наблюдений за северным сиянием.
Проверьте, что вы успеваете доехать до места с небольшим запасом до времени всплеска, чтоб подготовиться к просмотру, выпить теплого чая, установить фототехнику, если появится желание сфотографироваться с небесным явлением, отъезжая очень далеко — всегда помните, что еще потребуются силы на обратную дорогу.
Как определить где север?
Можно определить по звездам, по карте в навигаторе или по обычному, магнитному компасу.
Даже если вы не найдете полярной звезды — не расстраивайтесь, север где-то совсем рядом с большой медведицей — большим ковшом, большая медведица как раз, условно «вращается вокруг полярной звезды», как и все остальные звезды.
Съемка ночного неба, фокусировка в темноте
Для съемки ночного неба и северного сияния на фотоаппараты со сменной оптикой зеркальных или без зеркальных систем, вам потребуются объективы — широкоугольный или fisheye от 16mm до 8mm, при достаточно сильных возмущениях, при слабых — от 35 до 50mm. Желательно с диафрагмой от 2.8, но чем более светосильные — тем лучше. Штатив, запас батарей и свободного места на картах памяти, фонарик.
Если есть луна или фонари вдалеке — можно автоматически сфокусироваться на них, если никаких источников света рядом нет можно сфокусироваться на звездах в мануальном режиме фокусировки.
Для фокусировки в темноте, если вдали нет никаких источников света:
Если на объективе есть отметки с положением фокуса на бесконечности: отключите автоматический режим фокусировки, если он имеется и включен, выставляйте фокус на бесконечность, сделайте контрольные снимки.
Если нет отметки на объективе: включите видоискатель реального времени(вывод изображения на экран фотоаппарата), выставьте в настройках максимальную чувствительность датчика(ISO), самую большую выдержку из доступных в настройках, попытайтесь найти в экране самую яркую звезду на небосводе, поймав — максимально увеличьте на дисплее область со звездой и постарайтесь руками сфокусироваться на звездочке.
Если все не помогло — отправьте друга, с которым вы поехали, подальше от вас, пусть светит в вас фонариком, а вы пробуйте поймать фокусировку на бесконечность, прицелившись на фонарик.
После всех фокусов — обязательно еще раз проверьте, изображения, приблизив и детально рассмотрев звезды, будет обидно, если фото окажутся испорченными.
Чем дольше вы экспонируете небо, чем дольше установлена выдержка, тем больше северное сияние будет напоминать размазню, однако при слишком короткой выдержке, северное сияние может быть невидно на снимках. По этой причине необходимо подбирать оптимальные параметры подходящие для вашей камеры и объективов.
Чем больше фокусное расстояние вашей линзы, тем больше размажутся звезды, так как планета вращается и звезды смещаются, примерная ось вращения — как раз полярная звезда.
Провести эксперименты можно в любую ясную ночь, вне зависимости от того, есть северные сияния в этот день или нет.
Часто передний план снимается отдельно от неба, с минимальным значением ISO, это убирает зернистость или шумы, с максимальной выдержкой, длительная выдержка делает пейзаж более светлым, а затем небо и пейзаж перед ним склеивается в графических редакторах.
Советы, если вы снимаете на морозе
При съемках на севере и на морозе — рекомендую завернуть фотоаппарат и объектив в химические грелки для рук, продаются в спортивных магазинах. Положить такие же в карманы, чтоб не отмерзали аккумуляторы у фотоаппарата и телефона, чтоб объектив не покрывался инеем. Еще есть химические стельки для ног, чтоб не замерзли ноги. Не забудьте термос с горячим чаем, он поможет согреться, но пить его лучше вдали от фото-техники.
Как сфотографировать человека на звездном фоне
Если вы хотите сфотографировать человека на фоне звездного неба или северного сияния — поставьте в кадр человека, фокусируйтесь на нём, подсветив, выключите подcветку, начните снимать, пока идет съемка бегло, несколько раз проведите по человеку не очень сильным светом фонарика, лучше — фонариком телефона, чтоб не ослепить. Человек не должен моргать во время подсветки, и не должен шевелиться во время всей съемки.
Результаты
Если все получилось, то вы увидите легкую светящуюся дугу, которая начнет набухать и разгорится лучиками или облачками. При самой большой удаче можно увидеть действительно редкие формы полярного сияния, такие как «Дюны» или SAR(Stable Ark Red), а может быть и даже крайне редкий Steve.
Редкие формы сияния: Дюны + SAR на границе Карелии и Ленобласти:
Кр индекс северное сияние что это
Kp-индекс, глобальный планетарный индекс геомагнитной активности. K-индекс представляет собой трехчасовой квазилогарифмический локальный индекс геомагнитной активности по отношению к кривой спокойного дня для данного местоположения. Kp-индекс измеряет отклонение самой нарушенной горизонтальной составляющей магнитного поля на стационарных станциях по всему миру по их собственным локальным K-индексам. Затем глобальный Kp-индекс определяется алгоритмом, который объединяет средние значения каждой станции. Kp-индекс колеблется от 0 до 9, где значение 0 означает отсутствие геомагнитной активности, а значение 9 означает экстремальный геомагнитный шторм.
Предварительный Kp-индекс
The Estimated 3-hour Planetary Kp-index is a preliminary Kp-index derived at the NOAA Space Weather Prediction Center using minute by minute data from a number of ground-based magnetometers that relay data in near-real time. These observatories are located in the United States, Canada, the United Kingdom, Germany and Australia.
Предварительный Kp-индекс является Kp-индексом из SWPC NOAA, который обновляется каждые 3 часа с оценкой измеренного Kp за последние 3 часа. Эти периоды: 00:00-03:00 UTC, 03:00-06:00 UTC и т. д. Предварительный Kp-индекс состоит из 10 значений и варьируется от 0 до 9 и представляет собой оценку наблюдаемого Kp-значения в течение определенного 3-часового периода. Таким образом, это не прогноз или индикатор текущих условий, он всегда показывает значение Kp, которое наблюдалось в течение определенного периода. На рисунке ниже показан график предварительного Kp-индекса с октября 2003 года с 3-дневным интенсивным геомагнитным штормом.
В приведенной ниже таблице показан предварительный Kp-индекс с его 10 значениями, которые представляют собой G-масштаб, определенное значение Kp-индекса, границу аврорального овала в локальной полуночи при определенном Kp-значении, описание авроральной активности для специфического Kp-индекса и частота возникновения определенного значения Kp-индекса в течение одного солнечного цикла.
| Kp-индекс | G-scale | Геомагнитная широта | Авроральная активность | Average frequency |
|---|---|---|---|---|
| 0 | G0 | 66° или выше | Тихо | |
| 1 | G0 | 64.5° | Тихо | |
| 2 | G0 | 62.4° | Тихо | |
| 3 | G0 | 60.4° | Слабая активность | |
| 4 | G0 | 58.3° | Активно | |
| 5 | G1 | 56.3° | Малый шторм | 1700 per cycle (900 days per cycle) |
| 6 | G2 | 54.2° | Умеренный шторм | 600 per cycle (360 days per cycle) |
| 7 | G3 | 52.2° | Сильный шторм | 200 per cycle (130 days per cycle) |
| 8 | G4 | 50.1° | Severe storm | 100 per cycle (60 days per cycle) |
| 9 | G5 | 48° или ниже | Экстремальный шторм | 4 per cycle (4 days per cycle) |
Окончательный Kp-индекс поступает из GFZ в Потсдаме, Германия, и обновляется два раза в месяц. Это официальные окончательные значения Kp для научных исследований и архивных целей. Окончательный Kp-индекс немного отличается от предварительного Kp-индекса. В отличие от предварительного Kp-индекса, окончательный Kp-индекс выражается в шкале третей и имеют 28 значений, предварительный Kp-индекс имеет только 10 значений.
Коэффициент вращения крыла
Модель Wing Kp USAF Weather Agency, выражена по третей шкале и имеет 28 предварительных значений. Она отображает наблюдаемый Kp и дает прогноз на следующий и ближайшие 4 часа. Для прогноза используются данные о солнечном ветре в режиме реального времени полученные Обсерваторией глубокого космоса (DSCOVR). На приведенном ниже рисунке показан пример графика Wing Kp-index, который имеется на нашем веб-сайте. Сплошная линия демонстрирует прогнозируемый Kp-индекс на 1 час вперед, а барами обозначен наблюдаемый Kp-индекс.
The U.S. Air Force Weather Agency Wing Kp model also uses this scale with 28 values but support for this model was discontinued in June 2018 by the NOAA SWPC and it can no longer be found on our website.
В приведенной ниже таблице показаны значения, которые могут принимать Kp-индекс и Kp-индекс. Это 28 значений вместо 10 значений которые принимает предварительный Kp-индекс.
| Kp-индекс | Kp в десятичном выражении | G-scale | Авроральная активность |
|---|---|---|---|
| 0o | 0,00 | G0 | Тихо |
| 0+ | 0,33 | G0 | Тихо |
| 1- | 0,67 | G0 | Тихо |
| 1o | 1,00 | G0 | Тихо |
| 1+ | 1,33 | G0 | Тихо |
| 2- | 1,67 | G0 | Тихо |
| 2o | 2,00 | G0 | Тихо |
| 2+ | 2,33 | G0 | Тихо |
| 3- | 2,67 | G0 | Слабая активность |
| 3o | 3,00 | G0 | Слабая активность |
| 3+ | 3,33 | G0 | Слабая активность |
| 4- | 3,67 | G0 | Активно |
| 4o | 4,00 | G0 | Активно |
| 4+ | 4,33 | G0 | Активно |
| 5- | 4,67 | G1 | Малый шторм |
| 5o | 5,00 | G1 | Малый шторм |
| 5+ | 5,33 | G1 | Малый шторм |
| 6- | 5,67 | G2 | Умеренный шторм |
| 6o | 6,00 | G2 | Умеренный шторм |
| 6+ | 6,33 | G2 | Умеренный шторм |
| 7- | 6,67 | G3 | Сильный шторм |
| 7o | 7,00 | G3 | Сильный шторм |
| 7+ | 7,33 | G3 | Сильный шторм |
| 8- | 7,67 | G4 | Severe storm |
| 8o | 8,00 | G4 | Severe storm |
| 8+ | 8,33 | G4 | Severe storm |
| 9- | 8,67 | G4 | Severe storm |
| 9o | 9,00 | G5 | Экстремальный шторм |
G-scale
| G-scale | Kp-индекс | Авроральная активность | Average frequency |
|---|---|---|---|
| G0 | 4 и ниже | Below storm level | |
| G1 | 5 | Малый шторм | 1700 per cycle (900 days per cycle) |
| G2 | 6 | Умеренный шторм | 600 per cycle (360 days per cycle) |
| G3 | 7 | Сильный шторм | 200 per cycle (130 days per cycle) |
| G4 | 8 | Severe storm | 100 per cycle (60 days per cycle) |
| G5 | 9 | Экстремальный шторм | 4 per cycle (4 days per cycle) |
Какое значение Kp-индекса необходимо для появления вероятности наблюдения севернрго сияния с позиции моего местоположения?
Any location on the high latitudes will be able to see auroras with a Kp of 4. For any location on the middle latitudes a Kp-value of 7 is needed. The low latitudes need Kp-values of 8 or 9. The Kp-value that you need of course depends on where you are located on Earth. We made a handy list which is a good guide for what Kp-value you need for any given location within the reach of the auroral ovals.
Important! Note that the locations below give you a reasonable chance to see auroras for the given Kp-index provided local viewing conditions are good. This includes but is not limited to: a clear sight towards the northern or southern horizon, no clouds, no light pollution and complete darkness.