home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Shareware Overload / ShartewareOverload.cdr / database / bcast100.zip / GLOSSARY.DOC < prev    next >
Text File  |  1991-11-18  |  25KB  |  444 lines

  1.                       GLOSSARY OF SOLAR TERRESTRIAL TERMS
  2.                       -----------------------------------
  3.  
  4.  
  5.      The solar terrestrial forecasts which are being distributed over the
  6. networks contain some language that may not be very clear to many people
  7. unfamiliar with solar terrestrial terms.  Since the reports are intended to
  8. be intelligable by the general public, this glossary of terms has been
  9. compiled to help provide some explanations for terms which may be used in
  10. the reports. This glossary is not meant to be exhaustive, but is rather meant
  11. to provide people with a well-rounded vocabulary and a basic knowledge of some
  12. of the terms and classifications used in the reports.
  13.  
  14. Definitions are not in any particular order.
  15.  
  16.  
  17. Solar Flux:
  18.  
  19.      The 10.7 cm (2800 MHz) radio flux is the amount of solar noise that is
  20. emitted by the sun at 10.7 cm wavelengths.  The solar flux is measured and
  21. reported at approximately 1700 UT daily by the Penticton Radio Observatory in
  22. British Columbia, Canada.  Values are not corrected for variations resulting
  23. from the eccentric orbit of the Earth around the Sun.  The solar flux is used
  24. as a basic indicator of solar activity.  It can vary from values below 50 to
  25. values in excess of 300 (representing very low solar activity and high to
  26. very high solar activity respectively).  Values in excess of 200 occur
  27. typical during the peak of the solar cycles.  The solar flux is closely
  28. related to the amount of ionization taking place at F2 layer heights (heights
  29. sensitive to long-distance radio communication).  High solar flux values
  30. generally provide good ionization for long-distance communications at higher
  31. than normal frequencies.  Low solar flux values can restrict the band of
  32. frequencies which are usable for long distance communications.  The solar
  33. flux is measured in "solar flux units" (s.f.u.).  One s.f.u. is equivalent to
  34. 10^-22 Wm^-2 Hz^-1.
  35.  
  36.  
  37. Sunspot Number:
  38.  
  39.      This term is basically self-explanatory.  It represents the number of
  40. observed sunspots and sunspot groups on the solar surface.  It is computed
  41. according to the Wolf Sunspot Number formula: R = k (10g + s), where 'g' is the
  42. number of sunspot groups (regions), s is the total number of individual spots
  43. in all the groups, and k is a scaling factor that corrects for seeing
  44. conditions at various observatories.  Sunspot number varies in phase with the
  45. solar flux.  Sunspot numbers can vary between zero (for sunspot minimum
  46. periods) to values in excess of 350 or 400 (in the very active "solar max"
  47. period of the suns 11 year cycle).  Solar flux is related to the sunspot
  48. number, since sunspots produce radio emissions at 10.7 cm wavelengths (as
  49. well as at other wavelengths).
  50.  
  51.  
  52. X-Ray Background Flux:
  53.  
  54.      This represents the average background x-ray flux as measured on the
  55. primary GOES satellite.  This value basically represents the amount of x-ray
  56. radiation that is being received at the Earth by the Sun.  Generally, active
  57. regions emit more x-ray radiation than non-active solar regions.  Therefore,
  58. this value can be of use in determining the overall state of the solar
  59. hemisphere facing the Earth.  This value is also useful for propagation
  60. prediction models (ie. PROPHET models), since ionospheric layer ionization
  61. is closely correlated with the background X-ray flux.  This flux is stated
  62. using the same classification scheme for x-ray flares (given below).
  63.  
  64.  
  65. Proton Fluence:
  66.  
  67.      Although this term will seldom be referenced within the reports, it may be
  68. of use to make a note of it.  Proton fluence is simply the total number proton
  69. particle fluxes measured by the GOES spacecraft at geosynchronous altitudes for
  70. protons of energies >1 Million electron Volts (MeV), >10 MeV and >100 MeV.  The
  71. higher the proton fluence, the more intense proton bombardments are at
  72. geosynchronous altitudes.  It can also be used implicitly to determine the
  73. approximate amount of ionization occurring in the upper atmosphere, as well as
  74. the proton penetration level into the atmosphere and possible satellite
  75. anomalies caused by the solar proton bombardments.  Fluence for particles are
  76. given in the units:  particles cm^-2 steradian^-1 day^-1.
  77.  
  78.  
  79. Tenflare:
  80.      A tenflare is associated with optical and x-ray flares.  Solar flares
  81. emit radiation over a very wide range of frequencies.  One of the more
  82. significant frequencies observed is the 10.7 cm wavelength band (2695 MHz).
  83. When a solar flare erupts, "noise" from the flare is received over this very
  84. wide range of frequencies.  When the noise received on the 10.7 cm wavelength
  85. band surpasses 100% of the background noise level during a solar flare, a
  86. Tenflare is said to be in progress.  The more intense solar flares are
  87. associated with tenflares.  Almost all major flares are associated with
  88. tenflares.  Generally, the greater the intensity of the burst of noise
  89. observed at the 10.7 cm wavelength band, the more significant the flare is
  90. said to be.  The duration of the tenflare can also be used to determine the
  91. severity of the flare.  Other important flare characteristics are also
  92. determined from the radio data observed from flares, which are closely
  93. related to the various physical processes which occur in flares.  These
  94. characteristics are far beyond the scope of this document.
  95.  
  96.  
  97. Electron Fluence:
  98.  
  99.      Again, this term will seldom be referenced within the reports.  It is
  100. analagous to "proton fluence" but is measured for electrons with energies
  101. >2 MeV.  Fluence measurements are the same as those for proton fluence.
  102.  
  103.  
  104. Magnetic A-Index:
  105.  
  106.      The geomagnetic A-Index represents the severity of magnetic fluctuations
  107. occurring at local magnetic observatories.  During magnetic storms, the A-index
  108. may reach levels as high as 100.  During severe storms, the A-index may exceed
  109. 200.  Great "rogue" storms may succeed in producing index values in excess of
  110. 300, although storms associated with indices this high are very rare indeed.
  111. The A-index varies from observatory to observatory, since magnetic fluctuations
  112. can be very local in nature.  The A-index for Boulder Colorado (the same value
  113. reported on WWV and WWVH) will be the one referenced most often within the
  114. reports.  Occassionally, the A-index for higher latitude stations may also be
  115. referenced for purposes of comparison.  Magnetic fluctuations monitored locally
  116. here at Solar Terrestrial Dispatch will also be referenced, particularly
  117. during storm periods for descriptive purposes.
  118.  
  119.  
  120. Magnetic K-Index:
  121.  
  122.      The geomagnetic K-Index is related to the A-index.  K-indices are scaled
  123. by comparing the H and D magnetometer traces (representing the horizontal and
  124. declination magnetic components) to assumed "quiet-day curves" for H and D. 
  125. Each UT day is divided into 8 three-hour intervals, starting at 0000 UT.  In
  126. each 3-hour period, the maximum deviation from the quiet day curve is measured
  127. for both (H and D) traces, and the largest deviation (the most disturbed trace)
  128. is selected.  It is then input into a quasi-logarithmic transfer function to
  129. yield the K-index for the period.  The K-index ranges from 0 to 9 and is a
  130. dimensionless number.  It is assigned to the end of the 3 hour period.  The
  131. K-Index is useful in determining the state of the geomagnetic field, the
  132. quality of radio signal propagation and the condition of the ionosphere. 
  133. Generally, K index values of 0 and 1 represent Quiet magnetic conditions and
  134. imply good radio signal propagation conditions.  Values between 2 and 4
  135. represent Unsettled to Active magnetic conditions and generally correspond to
  136. less-impressive radio propagation conditions.  K-index values of 5 represent
  137. Minor Storm conditions and are usually associated with Fair to Poor propagation
  138. on many HF paths.  K-index values of 6 generally represent Major Storm
  139. conditions and are almost always associated with Poor radio propagation
  140. conditions.  K-index values of 7 represent Severe Storm conditions and are
  141. often accompanied by "radio blackout" conditions (particularly over higher
  142. latitudes).  K-indices of 8 or 9 represent Very Severe Storm conditions and are
  143. rarely encountered (except during exceptional periods of solar activity). 
  144. K-indices this high most often produce radio blackouts for periods lasting in
  145. excess of 6 to 10 hours (depending upon the intensity of the event).
  146.  
  147.  
  148. Sudden Storm Commencement or SSC:
  149.  
  150.      An SSC is the magnetic signature of an interplanetary shockwave most often
  151. produced by solar flares.  It is always a precursor to increased geomagnetic
  152. activity, most often followed within 3 to 8 hours by a Minor to Major
  153. geomagnetic storm.  It appears on the H (horizontal) trace of magnetometers. 
  154. This phenomenon is detectable at almost all magnetic observatories world-wide
  155. within 4 minutes of eachother.
  156.  
  157.  
  158. Sudden Impulse or SI:
  159.  
  160.      A sudden magnetic impulse is similar to an SSC.  It represents a rapid
  161. momentary fluctuation of the geomagnetic field over a period of only a few
  162. minutes.  It is generally associated with interplanetary shockwaves produced by
  163. energetic solar events and can (but need not always) be followed by increased
  164. geomagnetic activity.
  165.  
  166.  
  167. Satellite Proton Event:
  168.  
  169.      Proton events are almost always associated with energetic solar activity
  170. such as major flares.  They are periods of increased proton bombardments at
  171. satellite altitudes.  They can affect satellite transmission/reception if
  172. intense enough and can cause other satellite anomalies.  Proton events may
  173. affect the ability of a HAM operator to establish contact with a satellite, and
  174. may affect the quality of television signals received by satellite (ie. cable
  175. tv may be affected).  Satellite proton events occur within a few hours of a
  176. major proton flare.  They are also often followed by a PCA event (see below).
  177.  
  178.  
  179. Polar Cap Absorption Event or PCA:
  180.  
  181.      A PCA is almost always produced by an intense solar proton flare.  PCAs
  182. are the result of copious quantities of high-energy solar protons penetrating
  183. the Earths atmosphere to levels of the order of 50 km, producing intense
  184. ionospheric ionization.  The result is a complete (or near-complete) radio
  185. blackout over polar latitudes.  A typical PCA lasts from 1 to 5 days and can
  186. severely effect the propagation of radio signals near or through polar regions.
  187. In intense, long-lasting events, direct entry of the high-energy solar protons
  188. to the upper atmosphere can extend equatorward as far as about 50 degrees
  189. geomagnetic latitude.  They occur almost coincident with satellite-level proton
  190. events, maximize in intensity within a few hours and then begin a slow decay
  191. that can last up to 10 days for intense events.  A PCA is often followed within
  192. 48 hours by a SSC and a subsequent Minor to Major geomagnetic storm about 3 to
  193. 8 hours later.
  194.  
  195.  
  196. Sunspot Classifications:
  197.  
  198.      Sunspots are classified according to size, shape and spot density.  They
  199. are classified using a set of three coded letters (Zpc) as follows:
  200.  
  201.         Z - Modified Zurich class, labelled A through F plus H.
  202.                A - Single small spot (single magnetic polarity).
  203.                B - Very small distribution of small spots.
  204.                C - Two or more small spots, at least one of which has a
  205.                    detectable penumbra.
  206.                D - Moderately sized group of spots, several of which may have
  207.                    noticable penumbrae.  Magnetic complexity of D-type regions
  208.                    are usually capable of producing C and low-intensity M-class
  209.                    flares.
  210.                E - Moderate to large area of a fairly complex system of
  211.                    sunspots, several of which have noticable penumbrae and
  212.                    good definition.  Often capable of producing minor C-class
  213.                    as well as major M-class flares.
  214.                F - Large to very large area of a complex system of sunspots.
  215.                    These regions are often capable of producing major X-class
  216.                    flares as well as numerous major M-class and many C-class
  217.                    events (depending on their magnetic complexity).
  218.                H - Single large to very large sunspot (not usually capable
  219.                    of producing significant energetic events).  This type of
  220.                    sunspot is usually manifest in the dying phase of a sunspot
  221.                    group.
  222.  
  223.         p - Penumbra type of the largest spot in the group.
  224.                x - Single spot.
  225.                r - Rudimentary.
  226.                s - Small symmetric.
  227.                a - Small asymmetric.
  228.                h - Large symmetric.
  229.                k - Large asymmetric.
  230.  
  231.         c - Relative sunspot distribution or compactness of the group.
  232.                x - Single spot.
  233.                o - Open group (separated by quite a wide space).
  234.                i - Intermediate (moderate sunspot compactness in the group).
  235.                c - Compact (very dense and complex spots within the group).
  236.  
  237. Example:  A sunspot group classified as type DKO would be of moderate overall
  238. size (that is, the region encompassing all of the sunspots within the group
  239. would be of moderate size), the penumbra of the largest spot within the group
  240. would be large and asymmetric in shape, and the group would be "open"
  241. indicating that the sunspots within the region are not notably close together.
  242.  
  243.  
  244. Magnetic Class:
  245.  
  246.      The magnetic class of sunspots is important in determining how potentially
  247. volatile particular active regions may be.  Sunspots are regularly observed
  248. using instruments capable of determining the magnetic polarity of sunspots and
  249. active regions.  By also applying laws which have been formulated over the
  250. years, visual observations can also be used to establish the magnetic polarity
  251. and complexity of spot groups.  There are basically 7 magnetic types of
  252. sunspots that are classified.  They are described as follows:
  253.  
  254.        Type A   - Alpha (single polarity spot).
  255.             B   - Beta (bipolar spot configuration).
  256.             G   - Gamma (atypical mixture of polarities).
  257.             BG  - Beta-Gamma (mixture of polarities in a dominantly bipolar
  258.                   configuration).
  259.             D   - Delta (opposite polarity umbrae within single penumbra).
  260.             BD  - Beta with a Delta configuration.
  261.             BGD - Beta-Gamma with a Delta configuration.
  262.  
  263. Example:  A region labelled as having a magnetic classification of BG
  264. indicates that the sunspot region contains a mixture of magnetic polarities,
  265. but the dominant polarity of the group is bipolar.
  266.  
  267. Potentially very powerful and potent regions are those which have
  268. classifications of BG, BD and BGD. As magnetic complexity increases, the
  269. ability of an active region to spawn major energetic events likewise increases.
  270.  
  271.  
  272. Solar Activity Description:
  273.  
  274.      Solar activity is described (also applicable on WWV and WWVH) according to
  275. the number of flares which occur during the day.  Activity is basically
  276. classified as follows:
  277.         Very Low :  X-ray events less than class C.
  278.              Low :  C-class x-ray events.
  279.         Moderate :  Isolated (one to 4) M-class x-ray events.
  280.             High :  Several (5 or more) M-class x-ray events or isolated
  281.                     (1 to 4) M5 or greater x-ray events.
  282.        Very High :  Several M5 or greater x-ray events.
  283.  
  284.  
  285. Flare Classifications:
  286.  
  287.      Flares are classified using one of two different systems.  The first
  288. classification ranks the event by measuring its peak x-ray intensity in the 1-8
  289. angstrom band as measured by the GOES satellites.  This x-ray classification
  290. offers at least two distinct advantages compared with the second system of
  291. classification (optical): it gives a better measure of the geophysical
  292. significance of the event and it provides an objective means of classifying
  293. geophysically significant activity regardless of its location on the solar disk
  294. or near the solar limb.  The classification scheme is as follows:
  295.  
  296.         Class           Peak Flux (1-8 Angstroms in Wm^-2)
  297.           A                < 10^-7
  298.           B                < 10^-6 but > class A
  299.           C                < 10^-5 but > class B
  300.           M                < 10^-4 but > class C
  301.           X                            > 10^-4
  302.  
  303. The letter designates the order of magnitude of the peak value.  Following the
  304. letter the measured peak value is given.  For descriptive purposes, a number
  305. from 1.0 to 9.9 is appended to the letter designation.  The number acts as a
  306. multiplier.  For example, a C3.2 event indicates an x-ray burst with a peak
  307. flux of 3.2 x 10^-6 Wm^-2.  Since x-ray bursts are observed as a full-Sun
  308. value, bursts below the x-ray background level are not discernable.  The
  309. background drops to class A level during solar minimum; only bursts that exceed
  310. B1.0 are classified as x-ray events.  During solar maximum, the background is
  311. often at the class M level, and therefore class A, B and C x-ray bursts cannot
  312. be seen.  Bursts greater than 1.2 x 10^-3 Wm^-2 may saturate the GOES
  313. detectors.  If saturation occurs, the estimate peak flux values are reported.
  314.  
  315. The second system of classification involves a purely optical method of
  316. observation.  A flare event is observed optically (in H-alpha light) and is
  317. both measured for size and brightness.  This classification therefore includes
  318. two items of information: a descriptor defining the size of the flare and a
  319. descriptor defining the peak brightness of the flare.  They are listed below:
  320.  
  321.           Importance
  322.           ----------
  323.                S          -  Subflare area <= 2.0 square degrees.
  324.                1          -  2.1  <= area <= 5.1  square degrees.
  325.                2          -  5.2  <= area <= 12.4 square degrees.
  326.                3          -  12.5 <= area <= 24.7 square degrees.
  327.                4          -          area >= 24.8 square degrees.
  328.  
  329.           Brightness
  330.           ----------
  331.                F          -  Faint.
  332.                N          -  Normal.
  333.                B          -  Brilliant.
  334.  
  335. Example:  A major flare rated as a class M7.4/2B event indicates that the flare
  336. attained a maximum x-ray intensity of 7.4 x 10^-5 Wm^-2. The "2B" portion of
  337. this specification indicates that the flare was an importance 2 flare
  338. (>= 5.2 and <= 12.4 square degrees) and was optically Brilliant.  This sample
  339. flare is a powerful event.  Flares that reach x-ray levels in excess of class
  340. M4 can begin to have an impact on the Earth.  Likewise, flares rated 2B or
  341. greater are generally capable of influencing the Earth, particularly if
  342. accompanied by Type II and IV radio sweeps (discussed below).
  343.  
  344.  
  345. Sweep Frequency Events (Type II, III, IV and V events):
  346.  
  347.      Energetic solar events often produce characteristic radio "bursts".  These
  348. bursts are generated by solar material plunging through the solar corona.  Type
  349. III and type V events are caused by particles being ejected from the solar
  350. environment at near relativistic speeds.  Type II and IV events are caused by
  351. slower-moving solar material propagating outward at speeds varying between
  352. approximately 800 and 1600 kilometers per second.  Type II and IV radio bursts
  353. are of particular importance.  These sweep frequency radio events are
  354. signatures of potentially dense solar material which has been ejected from the
  355. solar surface.  If the region responsible for these events is well positioned,
  356. the expelled solar material may succeed in impacting with the Earth.  Such an
  357. impact often causes an SSC followed by Minor to Major geomagnetic storm
  358. conditions and significantly degraded radio propagation conditions.  It is
  359. therefore interesting to pay attention to events which cause Type II and/or IV
  360. radio sweep events, since they may indicate the potential for increased
  361. magnetic activity (and decreased propagation quality) within 48 hours.  It
  362. should be noted, however, that predicting degraded terrestrial conditions is
  363. significantly more complex than simply observing whether the energetic event
  364. had an associated Type II or IV radio sweep.  Flare position, proton spectra,
  365. flare size, event duration, event intensity and a host of other variables must
  366. be analyzed before a qualitative judgement can be made.
  367.      It should also be noted that sweep frequency radio events are capable of
  368. producing Short Wave Fades (SWFs) and Sudden Ionospheric Disturbances (SIDs).
  369. Depending on the severity of the event, the duration of SWFs and SIDs may
  370. last in excess of several hours with typical values being approximately 30
  371. minutes.  SWFs and SIDs cause absorption of radio signals (due to intense
  372. ionization) at frequencies up to and well in excess of 500 MHz.  Microwave
  373. continuum bursts can affect frequencies up to 30 GHz.  Frequencies in the HF
  374. region can be completely blacked out for a period of time during intense
  375. energetic events.
  376.  
  377.  
  378. Classifications of Auroral Activity used in the Reports:
  379.  
  380.      Auroral activity is rated as either not visible, low, moderate, high,
  381. very high or extremely high.  These classifications are defined according to
  382. the brightness achieved by auroral activity, visual activity (ie. changes of
  383. form or structure), whether the aurora is pulsating, and according to the
  384. intensity and fluctuations of color in the aurora.  The various levels of
  385. activity are defined below:
  386.  
  387.   - Not visible:  Self-explanatory.
  388.  
  389.   - Low:  Low intensity aurorae consisting mostly of diffuse, dim, and
  390. lifeless activity.  Generally no rapid changes in form or structure are
  391. discerned with auroral activity that is classified as "low."
  392.  
  393.   - Moderate:  Moderate intensity auroral activity which consists of diffuse
  394. aurorae intermixed with curtain aurorae or other forms of relatively-low
  395. activity aurorae.  Moderate activity may include beams or rays of aurorae
  396. which travel either east or west with time.  No color fluctuations or
  397. significant brightenings of aurorae are associated with moderate intensities.
  398.  
  399.   - High:  High intensity auroral activity is activity associated with very
  400. bright, active displays that may exhibit changes of color and rapid
  401. pulsations.  High activity is generally confined to curtain aurorae and
  402. moderate-intensity pulsating aurorae.
  403.  
  404.   - Very High:  Very high intensity auroral activity is usually only
  405. experienced over the high latitude regions where zenith aurorae and
  406. significant auroral displays occur.  Activity classified as very high consists
  407. of most auroral forms of activity, but the activity is always very bright and
  408. extremely active.  Curtain aurorae may change form and color rapidly.  Zenith
  409. aurorae may become exceedingly bright and colorful.
  410.  
  411.   - Extremely High:  Extremely high auroral activity is only rarely
  412. encountered.  Activity at this level of intensity is most often experienced
  413. within the middle and/or low latitude zones during significant periods of
  414. geomagnetic activity.  The expansion of the auroral zone equatorward and
  415. poleward produces the intense activity over regions equatorward of the normal
  416. position of the auroral oval.  This activity usually consists of exceedingly
  417. bright, rapidly fluctuating, strongly pulsating, color-varying auroral
  418. activity.  Levels of auroral activity this high are usually only associated
  419. with "rogue flares", which may occur only once or twice during a solar cycle.
  420.  
  421. The approximate latitudinal boundaries for observing aurorae (biased for
  422. North America and Australia/New Zealand) follow.  The locations of these
  423. boundaries for Europe will be higher than for North America.  The locations
  424. for Asia will be correspondingly higher than for Europe.  The Southern
  425. Hemisphere estimates are valid for Australia and New Zealand.  Locations of
  426. the boundaries for southern areas of South America will be higher than for
  427. Australia and New Zealand.
  428.  
  429.         NORTHERN HEMISPHERE                    SOUTHERN HEMISPHERE
  430.   High latitudes >= 55      deg. N.  |   High latitudes >= 55      deg. S.
  431. Middle latitudes >= 40 < 55 deg. N.  | Middle latitudes >= 30 < 55 deg. S.
  432.    Low latitudes  < 40      deg. N.  |    Low latitudes  < 30      deg. S.
  433.  
  434.  
  435.  
  436. -----------------------
  437.  
  438. For a good discussion on the topic of solar flares and terrestrial impacts,
  439. consult the book "Solar Flares" by H.J. Smith and E.V.P. Smith (publisher:
  440. Macmillan, New York).  Although this book is a few years old (1963), it
  441. provides an excellent knowledge base to build upon and a wealth of information
  442. on flares in general.
  443.  
  444.