地辐射带

人造地球卫星发射成功后，获得的第一个重大发现便是在地球身边存在着由地磁捕获的大量的带电粒子组成的环状磁场，科学家们称它为地辐射带，也叫范爱伦带或范爱伦辐射带。范受伦是美国著名的空间物理学家，是美国第一颗人造地球卫星科学应用的设计者，又是地球辐射带的发现者。范爱伦是一位律师的儿子，从小受到严格的家庭教育。他在大学二年级时就参与对宇宙射线强度的测量工作。第二次世界大战后，德国的 V—2 火箭被美国运走。范爱伦领导一个小组利用这些火箭和气球开始了对近地空间的探测。1957 年 7 月 1 日至 1958 年 12 月 31 日，这期间正是太阳活动峰年，被国际自然科学界定为“国际地球物理年”。美国和前苏联都表示要在此间发射人造地球卫星，借以显示自己的国威。结果，1957 年 10 月 4 日，前苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星。美国政府感到极不光彩，因此，加强对人造地球卫星的研制工作。这时，范爱伦正在去南极洲考察的船上。美国政府召他立即返回，参加人造地球卫星科学应用的设计工作。1958 年 1 月 31 日，美国终于成功发射第一颗人造地球卫星，命名为“探险者”1 号。范爱伦对探测宇宙射线有浓厚的兴趣，他在这颗卫星上安装了测量宇宙线的仪器。但是，仪器失灵，未获结果。在 1958 年 3 月发射的卫星上又携带了他这个仪器，但仍无结果。范爱伦经过通盘考虑后认为，测量仪器上的计数器停止计数，并不是空间没有带电粒子，恰恰相反，是由于空间带电粒子太多， 使计数器无法工作所致。1958 年 7 月 26 日美国发射第 4 颗人造卫星的再次探测，验证范爱伦的判断完全正确。范爱伦作出如此大胆，如此正确的判断一直为后人所称颂。

现在已经完全证实在地球的近地空间有辐射带和磁层包围着。地球在背着太阳的方向上还拖着一条长长的磁尾巴，这充分显示出作为行星的特征。为什么地球有辐射、磁层和磁尾呢？我们知道，在行星际空间存在着太阳风， 地球强大的磁场很容易就俘虏了这些带电粒子流。这些粒子流在地球外围沿磁力线方向集聚，并不断辐射出电磁波，便在近地空间形成辐射带。辐射带又分内外两层辐射带。内辐射带在离地面高 5000～12000 公里；外辐射带位于离地面 17000～24000 公里。地球极区外围没有辐射带。太阳风的力量很大，它能使地磁场在朝着太阳的方向前沿形成一个被压缩的包层；而在背着太阳的方向却延伸很长。这个被太阳风包围的地球磁场区域，就叫地球的磁层。朝太阳方向的磁层顶离地面约 60000 公里；背着太阳方向的磁尾，由于太阳风不能施加压力，使地球磁层延长到上百万公里，叫地球的磁层，类似彗尾，现在已知在太阳家族中，水星、地球、木星和土星都有固定的磁场， 且具有自己的空间环境特征。