关于宇宙线地磁效应介绍

[拼音]：yuzhouxian dici xiaoying

[外文]：geomagnetic effect of cosmic rays

地磁场对宇宙线粒子运动轨道的影响，又称宇宙线地磁调制。

宇宙线研究中常用的反映带电粒子运动轨道抗拒磁场影响的物理量，磁刚度越大，在地磁场中偏转的角度越小。一个动量为P、电荷数为Z的带电粒子的磁刚度为：

其中c为光速，e为电子电荷。当动量以电子伏／光速为单位时，磁刚度在数值上等于单位电荷的动量，单位是伏特。

在某一地磁纬度λ处，从无穷远来的带电粒子，必须具备一定的磁刚度值，才能沿某一方向入射到地球。这一磁刚度值称为该方向的截止刚度。史笃默理论证明，在地球偶极磁场中，垂直于磁力线方向的截止刚度约为：

Rc=1.5×1010cos4λ（伏），

在磁赤道上Rc≈1.5×1010伏。随着磁纬的增加，截止刚度减小。在同一磁纬，从西边入射的正粒子比从东边入射的粒子的截止刚度小。

史笃默理论只是一种偶极磁场近似。要精确计算截止刚度，还必须考虑地球内部和外部非偶极场的影响，同时还要考虑固体地球对宇宙线粒子的吸收，即所谓影子效应。这就需要对粒子运动轨道进行数值积分。用这种数值方法计算出来的北京宇宙线台的垂直截止刚度约为9.68×109伏。

地磁场是宇宙线的天然能谱分析仪。在地磁两极区，从低能到高能粒子均能沿磁力线进入地球，但在低纬地区，只有能量较高的粒子才能克服地磁场影响进入地球。由于高能宇宙线强度是随能量增大而降低的，因此低纬地区的宇宙线强度比高纬区低。高纬度宇宙线强度比低纬度处高出一倍以上，但到磁纬60°左右，强度不再变化，形成一个“膝盖”形，如图所示。