地磁平靜期間磁層高能粒子非垂直地磁截止剛度研究

作者：楚偉,秦剛,黃建平,許嵩,澤仁志瑪,申旭輝

摘要：地磁截止剛度是定量衡量地球磁場對高能粒子屏蔽效應的參數,描述了高能粒子穿越磁層到達指定觀測點的帶電粒子剛度閾值.人們一直研究垂直方向上的截止剛度,但對作為方向函數的截止剛度,缺少詳細研究.我們使用單粒子方法,倒向追蹤粒子的運動狀態,計算了近地空間不同投擲角度的高能粒子地磁截止剛度,研究發現:(1)天頂方向或者垂直方向的截止剛度通常不是最小地磁截止剛度;(2)最小地磁截止剛度對應的投擲角方向最大為沿著磁場方向,即0°方向;其次為天頂方向,也就是通常所說的垂直方向;然后為180°方向,即磁場的反方向;(3)全球范圍截止剛度對應的投擲角分布符合兩端上翹的正態分布形態,不考慮兩端最大占比,其中心在90°附近;(4)通過地磁平靜期間的數值模擬發現,使用垂直方向的截止剛度對比最小截止剛度將平均高估13.17%,最大可能高估70%;(5)不同經緯度高能粒子的截止剛度與投擲角不存在明顯關系.我們的研究將對行星際高能粒子以及銀河宇宙線進入磁層,尤其是高緯度地區磁層和行星際空間的高能粒子耦合機制具有重要意義.同時對極蓋區輻射吸收、高能銀河宇宙線造成的大氣層化學過程以及極地空間背景等離子體的相關研究具有重要意義.

發文機構：應急管理部國家自然災害防治研究院 哈爾濱工業大學（深圳）

關鍵詞：高能粒子地磁截止剛度非垂直方向數值模擬Energetic ParticlesGeomagnetic Cutoff RigidityNon-vertical DirectionNumerical Simulation

分類號： P353[天文地球—空間物理學]