什么是范艾伦辐射带？

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    58年，美国物理学家范艾伦（Van Allen）通过对卫星探测数据的分析发现，地球磁场捕获的太阳高能粒子流主要集中在地球周围的两个带形区域，因带电粒子在磁场中做回旋运动并产生回旋加速辐射，因而称为内辐射带和外辐射带，统称范艾伦辐射带。那么，这种辐射带是怎么产生的呢？

    由于地球磁场在两极地区强，赤道上空弱，这样在地球上空就形成了一种类似于磁镜的磁场位型。带电粒子进入该磁场位型后在绕磁力线做回旋运动的同时，沿磁力线做来回反

    弹运动。当粒子的运动速度与磁场的夹角小于逃逸临界角时，粒子逃出上述磁镜位型从而注入到极区大气中产生极光；当粒子运动速度与磁力线的夹角大于逃逸临界角时，粒子被捕获在磁场结构中来回反弹。反弹运动的同时，回旋运动将产生回旋加速辐射，因此形成辐射带。

    内辐射带主要位于地球赤道面上空纬度范围大约为±40°，高度范围为600～10000千米。其中捕获的高能粒子分布的高度较低，而低能粒子分布的高度较高，主要成分为质子和电子。粒子的主要来源

    有两种，其中高空核爆炸产生的电子是主要的人工来源粒子，能量一般都超过690KeV，其数量随时间而逐步衰减；自然来源的电子能量通常都小于690KeV。内辐射带中的质子数量和能量受太阳活动的影响比较微弱，其空间分布和强度均非常稳定。

    外辐射带的空间范围比内辐射带大得多，在赤道上空的纬度范围达±70，高度范围为1万～6万千米。主要由来自太阳爆发活动产生的非热电子组成，因此受太阳活动影响很大。在太阳活动强烈时，外辐射带会捕获大量高能

    粒子并产生膨胀，体积可以增加100度倍。但是，令人困惑的是，外辐射带对太阳风暴的响应非常复杂，有时表现为急剧膨胀，但有时反而发生收缩，这其中的物

    理机制到底是什么？科学家们至今仍然不清楚。

    范艾伦辐射带捕获了来自太阳的绝大部分高能粒子流，从而使我们免受这些高能粒子的轰击，保护了地球生命。但是，由于地球磁力线弯曲，并且磁场强度随高度增加而减小，电子和质子将分别沿相反方向产生漂移运动，从而形成垂直于磁场方向与地球赤道平行的环形电

    流，这个环形电流感应的磁场成为地磁场的一个扰动分量。由于范艾伦带内的高能粒子的密度和能量都很大，对载人空间飞行器、卫星等构成一种严重的威胁。因此，长寿命的绕地卫星一般都选择在两个辐射带之间的缝隙地带或内辐射带以下的轨道上飞行，以免受到损害。辐射带也影响着哈伯太空望远镜的工作。因为哈伯太空望远镜的轨道高度离地仅559千米，当哈伯通过南大西洋上空时必须暂时关闭观测窗口以避免因受到范艾伦辐射带中的高能粒子的轰击而损坏望远镜的观测元器件。