| 词条 | 地球辐射带 |
| 释义 | § 地球辐射带 中文名称：地球辐射带 英文名称：earth radiation belt 定义：由地球磁场俘获环绕地球周围空间的高能带电粒子而形成的位于地球磁层中的远近或内外两个辐射区域。地球辐射带所属学科：大气科学（一级学科）；大气物理学（二级学科） § 结构 地球辐射带分为内外两个带，它们在向阳面和背阳面各有一个区，内辐射带是离地面较近，而外辐射带离地面较远。 内辐射带的中心位置到地心的距离约1.5个地球半径，外辐射带的中心离开地心距约在3－4个地球半径。向阳面和背阳面的内外辐射带的粒子环境在空间上并不是完全对称的。 内辐射带简称内带，内带中含有大量的高能质子和电子，在无太阳质子事件并且地磁扰动不大的情况下，内辐射带中高能质子和电子的空间分布和强度相当稳定，称之为稳定的内辐射带。 它并不是永远不变的，还受地磁场长期变化的影响，而使辐射带的空间分布和强度的发生变化，空间分布的长期变化与南大西洋负磁异常区的变化趋势基本一致，强度的变化则要进行大量的探测。 内带中对卫星和宇航员的威胁主要来自高能的质子。外辐射带对卫星和宇航员的威胁主要来自高能的电子。 § 影响地球辐射带主要因素 影响地球辐射带空间分布和强度的主要因素有：太阳活动的水平、地磁长期变化、地磁短期变化（磁暴）、太阳宇宙线事件。 § 地磁场 地磁场俘获的带电粒子带。辐射带内的带电粒子是太阳风、宇宙线与地球高层大气相互作用而产生的高能粒子。它们在地磁场的作用下，沿磁力线作螺旋运动并不断辐射出电磁波。1905年，斯托米根据极光观测曾经预言过它的存在。1958年，范爱伦分析人造地球卫星探测器的资料，于1959年证实它的存在，因此也称作范爱伦带。地球辐射带在地球磁层内，但只存在于一定磁纬地区的上空，而不存在于南北磁极和高磁纬地区的上空。 § 辐射带分类 辐射带分为：①内辐射带：高度在1～2个地球半径之间,范围限于磁纬度±40°之间,东西半球不对称。西半球起始高度比东半球低,最高处可在9,000公里处开始。两半球都向赤道方面凸出。带内含有能量为50兆电子伏的质子和能量大于30兆电子伏的电子。②外辐射带：高度在3～4个地球半径之间，起始高度为13,000～19,000公里，厚约6,000公里,范围可延伸到磁纬度50°～60°。外带比较稀薄。外带内的带电粒子的能量比内带小，但远远超过外大气层中粒子的热运动能。 被俘获的带电粒子实际上分布于整个地磁场，所以辐射带的界限并不分明，只是带内带电粒子的密度比其他区域大。辐射带中，内带的带电粒子数是相对稳定的，外带则变化较大,差别可达到100倍。一般来讲，在内带里容易测到高能质子，在外带里容易测到高能电子。 辐射带的范围和形状受地磁场的制约，也和太阳活动有关，在朝太阳的方向被太阳风所压缩。辐射带中的带电粒子数也同地磁场和太阳活动的变化有关。 早在20世纪初，就有人提出太阳在不停地发出带电粒子，这些粒子被地球磁场俘获，束缚在离地表一定距离的高空形成一条带电粒子带。50年代末60年代初，美国科学家范艾伦根据“探险者”1号、3号、4号的观测资料证实了这条辐射带的存在，确定了它的结构和范围，并发现其外面还有另一条带电粒子带，于是离地面较近的辐射带称为内辐射带，离地面较远的称为外辐射带，因是范艾伦最先发现的，故又称为内范艾伦带和外范艾伦带。 § 辐射带位置 这两条地球辐射带对称于地球赤道排列，且只存在于低磁纬地区上空。内辐射带的中心约在1.5个地球半径，范围限于磁纬±40°之间，东西半球不对称，西半球起始高度低于东半球，带内含有能量为50兆电子伏的质子和能量大于30兆电子伏的电子。外辐射带位于地面上空约2～3个地球半径处，厚约6000公里，范围可延伸到磁纬50°～60°处，其中的带电粒子能量比内带小。一般说来，在内辐射带里容易测得高能质子，在外辐射带里容易测得高能电子。 地球辐射带是空间探测时代的第一项重大天文发现。1992年2月初，美国和俄罗斯的空间科学家宣布，他们发现了地球的第三条辐射带。新辐射带位于内外范艾伦带当中的位置，是由所谓的反常宇宙线——大部分是丢失一个电子的氧离子构成的。 § 地球辐射带与磁层 20世纪初有人提出太阳在不停地发出带电粒子，这些粒子被地球磁场俘获，在地球上空形成一个带电粒子带。50年代末60年代初，美国科学家范·艾伦（James Alfred Van Allen）根据宇宙探测器探险者1号、3号和4号的观测，证明了带电粒子带的存在。地球辐射带分为两层，形状有点像是砸开成两半的核桃壳。离地球较近的辐射带称为内辐射带，较远的称为外辐射带，也分别称为内、外范·艾伦带。辐射带从四面把地球包围了起来，而在两极处留下了空隙，也就是说，地球的南极和北极上空不存在辐射带。最近两年有消息说，美国和俄罗斯的天文学家在内外辐射带之间又发现了第三条辐射带。 过去人们一直认为地球磁场和一根大磁棒的磁场一样，磁力线对称分布，逐渐消失在星际空间。人造卫星的探测结果纠正了人们的错误认识，绘出了全新的地球磁场图象：当太阳风到达地球附近空间时，太阳风与地球的偶极磁场发生作用，把地球磁场压缩在一个固定的区域里，这个区域就叫磁层。磁层像一个头朝太阳的蛋形物，它的外壳叫做磁层顶。地球的磁力线被压在"壳"内。在背着太阳的一面，壳拉长，尾端呈开放状，磁力线像小姑娘的长发，"飘散"到二百万千米以外。磁层好像一道防护林，保护着地球上的生物免受太阳风的袭击。地球的磁层是个非常复杂的问题，其中许多物理机制需要进一步的研究和探讨。最近十年，科学家已经把磁层的概念扩展到其它的一些行星，甚至发现宇宙中的中子星、活动星系核电具有磁层结构的特征。 § 地球辐射带的发现者 美国著名天文学家、地球物理学家J.A. 范艾伦，1914年9月7日出生于艾奥瓦州的一位律师家庭。1936年获爱奥瓦大学理科硕士学位，1939年获博士学位。1951年任艾奥瓦大学物理系主任。 § 配图 闪电与地球辐射带的联系 § 相关链接 |
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