什麼是宇宙線地磁效應

地磁場對宇宙線粒子運動軌道的影響，又稱宇宙線地磁調製。

磁剛度

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。

截止剛度

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=1.5×1010cos4λ（伏），

在磁赤道上Rc≈1.5×1010伏。隨着磁緯的增加，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9.68×109伏。

宇宙線強度的磁緯度效應

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。高緯度宇宙線強度比低緯度處高出一倍以上，但到磁緯60°左右，強度不再變化，形成一個“膝蓋”形，如圖所示。