構造地磁效應

構造地磁效應是反映帶電粒子運動軌道抗拒磁場影響的物理學理論。

概述

構造地磁效應宇宙線研究中常用的反映帶電粒子運動軌道抗拒磁場影響的物理量，磁剛度越大，在地磁場中偏轉的角度越小。一個動量為P、電荷數為Z的帶電粒子的磁剛度為：其中c為光速，e為電子電荷。當動量以電子伏/光速為單位時，磁剛度在數值上等於單位電荷的動量，單位是伏特。

理論

在某一地磁緯度λ處，從無窮遠來的帶電粒子，必須具備一定的磁剛度值，才能沿某一方向入射到地球。這一磁剛度值稱為該方向的截止剛度。史篤默理論證明，在地球偶極磁場中，垂直於磁力線方向的截止剛度約為：Rc=1.5×10(cos(λ（伏），在磁赤道上Rc≈1.5×10(伏。隨著磁緯的增加，截止剛度減小。在同一磁緯，從西邊入射的正粒子比從東邊入射的粒子的截止剛度小。
史篤默理論只是一種偶極磁場近似。要精確計算截止剛度,還必須考慮地球內部和外部非偶極場的影響,同時還要考慮固體地球對宇宙線粒子的吸收，即所謂影子效應。這就需要對粒子運動軌道進行數值積分。用這種數值方法計算出來的北京宇宙線台的垂直截止剛度約為9.68×10(伏。地磁場是宇宙線的天然能譜分析儀。在地磁兩極區，從低能到高能粒子均能沿磁力線進入地球,但在低緯地區,只有能量較高的粒子才能克服地磁場影響進入地球。由於高能宇宙線強度是隨能量增大而降低的，因此低緯地區的宇宙線強度比高緯區低。