GB/T 44001-2024 空间环境 地磁场参考模型

ICS49.020

CCSV06

中华人民共和国国家标准

/—

GBT440012024

空间环境地磁场参考模型

—

SaceenvironmentGeomaneticreferencemodels

pg

[:,()—

ISO166952014Saceenvironmentnaturalandartificial

p

,]

GeomaneticreferencemodelsMOD

g

2024-04-25发布2024-04-25实施

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

/—

GBT440012024

目次

前言…………………………Ⅲ

引言…………………………Ⅳ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………1

4参考系……………………1

4.1概述…………………1

4.2地心参考系…………………………2

4.3大地参考系…………………………2

4.4大地坐标到地心坐标的变换………………………3

5地磁矢量规范……………3

5.1概述…………………3

5.2地心参考系中的地磁要素…………3

5.3大地参考系中的地磁要素…………4

5.4地磁矢量分量从地心坐标系到大地坐标系的变换………………5

6地磁场参考模型规范……………………6

6.1地磁势………………6

6.2地磁场参考球面半径………………7

6.3子模型的年代………………………7

6.4子模型的有效性……………………7

6.5高斯系数随时间的变化……………7

6.6地心坐标系中地磁矢量分量的计算………………8

6.7空间波长……………9

6.8两个模型之间的均方根差…………9

7地磁场参考模型使用方法………………9

7.1计算地球表面附近的参考地磁要素………………9

7.2计算近地空间的参考地磁矢量……………………10

7.3计算磁层中的参考地磁矢量………………………10

():……

附录资料性本文件与技术差异及其原因

AISO16695201411

()………………

附录资料性可用的地磁场参考模型

B12

参考文献……………………17

Ⅰ

/—

GBT440012024

前言

/—《:》

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规

GBT1.120201

定起草。

:《()》。

本文件修改采用空间环境自然和人工地磁场参考模型

ISO166952014

本文件与:相比做了下述结构调整:

ISO166952014

———“”“”;

增加了规范性引用文件和术语和定义两章

———附录对应:的附录。

BISO166952014A

:,,

本文件与ISO166952014相比存在较多技术差异在所涉及的条款的外侧页边空白位置用垂直

()。。

单线进行了标示这些技术差异及其原因一览表见附录

|A

本文件做了下列编辑性改动:

———《》,;

将标准名称改为空间环境地磁场参考模型为与我国技术标准体系保持一致

———,(:

将图的部分图注重新进行了标注将图中所有出现的字母和符号在正文

1ISO166952014

),();

中的部分符号定义都注明在图注中为与我国技术标准体系保持一致见图1

———“,,”,

将地磁分量和的单位矢量分别指向和方向的表述进行了修改其中

X'Y'Z'φ'λ-rX'

();

分量指向向见

-'5.2

φ

———(),,

将公式的表述进行了修改这里是关于磁场分量时间导数的坐标变换在公式中各磁

24Z

“”()[()];

场分量上部加入符号代表时间导数见公式

.24

———();

增加了6.3中的示例见6.3

———()、()()mmmm,

将公式公式公式中的外源场球谐系数和分别替换为和以便

2632~42hk

nnnn

gj

[()、()()];

同内源场球谐系数进行区分见公式26公式32~公式42

———,,;

根据用户需求在附录中更新了模型网址并增加了外源场模型

B

———,[][]。

调整了参考文献根据增加内容加入了6~9

。。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

本文件由中国科学院提出。

(/)。

本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会SACTC425归口

:、、

本文件起草单位中国地震局地球物理研究所北京卫星环境工程研究所中国科学院国家空间科

、。

学中心中国航天标准化研究所

:、、、、、。

本文件主要起草人焦立果沈自才王馨悦赵军浩李昌宏钟秋珍

Ⅲ

/—

GBT440012024

引言

,()。

几个世纪以来地磁场参考模型作为位置和时间的函数用来描述地磁矢量场包含方向和强度

、,;

这些模型广泛应用于高层大气电离层和磁层的研究以及描述近地空间环境进而为航天器和地基系

、。

统导航航线及姿态确定和子系统控制提供了必要的参考

。()(—

地磁场在这些模型中由标量地磁势的球谐展开来表示这种表示方法是由高斯Gauss1777年

),。。,

1855年提出的此后一直被用来描述地磁场地磁场展开的球谐系数通常被称为高斯系数1969年国

()(),

际地磁和高空物理协会IAGA提出了国际地磁场参考模型IGRF它采用高斯系数表示来描述地磁

。,。

场本文件反映了这些模型的既定规范包括公式和计算程序

。,

观测地磁场来自于地球内部和外部源所有这些源都影响科学或导航仪器但其中只有一部分在

。,()

地磁场参考模型中得到体现目前地磁场中最主要的成分占比约95%来自于地球液态外核中的铁

,/。,

水流动所产生的磁场称为地核场主磁场地核场每年都有明显的变化使用高斯系数的线性外推可

。(),

推测未来的地球磁场国际地磁场参考模型指定了起始日期年代的高斯系数并提供了一组未来

()。,

五年的长期变化SV系数由于地核场不可预测的非线性变化预测地磁场参考模型仅在特定时期内

,。

有效用户随后需更新到新版本

:,

其他源也会对地磁场带来影响地壳和上地幔中的磁性矿物产生了岩石圈磁异常在局部可能非常

;,;

显著导电海水在背景磁场下流动切割磁力线所产生的电流对观测磁场也有一些弱贡献上层大气和

,,

近地空间的时变电流产生外部磁场而外部磁场不会随时间平均而变为零其贡献可由使用线性时变高

;,。

斯系数的外源场模型来计算时变外部磁场进一步在地球和海洋中诱发感应电流产生次级感应磁场

,

关于如何分离各种不同的内部源和外部源没有普遍共识因此由地磁场参考模型的制定者来指定哪些

,。

内部和外部源包括在他们的模型中以及对模型中外源场的径向适用范围提出限制

Ⅳ

/—

GBT440012024

空间环境地磁场参考模型

1范围

,(

本文件规定了地磁场参考模型建模要求描述了任意位置和时间的地磁场参考模型包含各种内源

,)。

场和外源场依模型制定者而定的计算方法

、、。

本文件适用于空间环境军事国防大地构造和自然灾害等各领域的应用

2规范性引用文件

。,

下列文件中的内容通过文中规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

,;,()

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

本文件。

地理信息空间参考坐标(—)

ISO19111GeorahicinformationReferencinbcoordinates

gpgy

注:/—地理信息基于坐标的空间参照(:,)

GBT301702013ISO191112007IDT

()[(

空间系统空间环境自然和人工地球磁层磁场模型

ISO22009Saceenvironmentnatural

p

)—’]

andartificialModeloftheEarthsmanetoshericmaneticfield

gpg

3术语和定义

和界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

ISO19111ISO22009

3.1

地磁势eomaneticotential

ggp

/。

描述地磁场能量做功属性的一种参量

:()()

注地球周围某点地磁势的大小等于将一个假想的磁单极子极从无穷远处地磁势为零移到该处地磁场所做

N

。。

之功的负值根据地磁势计算任一点地磁场值

3.2

高斯系数Gausscoefficients

以球谐级数展开形式来描述场分布函数的地磁场模型的系数。

3.3

地磁要素eomaneticelements

gg

描述地磁场矢量的要素。

:、、、、、。

注包括北向分量东向分量垂向分量总强度磁倾角磁偏角和水平强度共个

XYZFIDH7

3.4

子模型sub-model

构成地磁场参考模型的一系列不同年代的模型。

4参考系

4.1概述

,/,

对于远离地球的位置通常使用地心球球极坐标系并将磁场矢量分解为基于该地心坐标系的分

1