钟海坚，陈宗华，赵炳炎

(玉林师范学院 物理与电信工程学院，广西 玉林 537000)

宇宙中的高能粒子对航天器的具有强大的破坏作用，如果宇宙高速粒子直接射向地球空间环境将对航天航空[1,2]，广播通信以及电力等领域产生重大影响。自1958年探索者1号上的盖格计数器发现范艾伦辐射带以来研究人员就对它进行持续不断的研究，目前关于范艾伦辐射带中粒子的来源、分布、传输以及损耗等方面的已经取得了一定的成果。

研究带电粒子在地磁场中的运动有助于了解范艾伦辐射带对地球电磁环境的保护作用，预测太阳异常活动或太空天气变化引发地磁场粒子异常活动对相关领域可能产生的影响[3]。本文主要基于磁偶极场模型，从带电粒子在电磁场中的运动方程出发，利用数值计算的方法对带电粒子在地球磁场中的部分运动情况进行分析并讨论粒子的弹跳运动、漂移运动和抛射角范围。

2 物理模型及基本方程

2.1 无太阳风影响模型

在某种情况下地球可认为是一个巨大的磁偶极子。所以，这里地磁场用偶极场近似，其模型[4]为

(1)

(2)

2.2 有太阳风影响模型

因为自然界的磁现象均可以等效为若干个偶极场的叠加[5,6]，所以用两个偶极场叠加对受太阳风影响的地磁场做近似，取

(3)

根据式以地心为坐标原点建立空间直角坐标系求出x,y,z∈[-75Re,75Re]区域的磁感应强度大小，利用MATLAB的streamline函数画出磁感线，得到如图1所示地球磁场磁感线分布图。

由图1可知，在近地空间中向阳侧磁顶层受太阳风影响其形状近似半球，同时背阳面的磁力线向后延伸形成磁尾这与真实地磁分布类似。……