ICS 49.140 CCS V 04
中华人民共和国国家标准
GB/T 41206—2021/ISO 17520:2016
空间环境（自然和人工）宇宙线和太阳能量粒子穿入磁层有效垂直地磁截止刚度的确定方法Space environment(natural and artificial)—Cosmic ray and solar energetic particle penetration inward the magnetosphere—Method of determination of the effective vertical cut-off rigidity
(ISO 17520:2016,IDT)
2021-12-31发布2022-07-01实施
国家市场监督管理总局发布
国家标准化管理委员会
GB/T 41206—2021/ISO 17520:2016
空间环境（自然和人工）宇宙线和太阳能量粒子穿入磁层有效垂直地磁截止刚度的确定方法
1 范围
本文件描述了近地空间带电粒子的有效垂直截止刚度，并规定了其计算的主要要求。在附录A 中，使用一个典型的例子来验证计算方法。
本文件适用于基于不同的地磁场模型开发地磁截止刚度计算模型CD。地磁截止刚度计算模型用于确定穿入地球磁层的带电粒子流，以及测试和估计其对航天器和其他设备的影响。
本文件适用于计算宇宙线带电粒子（银河宇宙线、太阳宇宙线和异常宇宙线）的任意成分中刚度大于0.2 GV粒子的地磁场传输。确定有效垂直地磁截止刚度标准化的主要目标如下：
————提供一个明确的程序来计算反映地磁扰动和地方时依赖性的地球磁层内的地磁截止刚度；——为空间实验任务提供估算带电粒子通量的手段，以解释和分析带电粒子的影响；————提供低高度航天器轨道上有效计算地磁场传输函数的方法；
——使用独立的在轨行星际粒子通量数据，来确定太阳能量粒子对航天器设备和航天员的影响。
2 规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
内源（主）磁场 internal（main）magnetic field 地核产生的磁场。注1：见ISO 16695。
注2：能用国际地磁参考场（IGRF）模型来表示。3.2
国际地磁参考场 International Geomagnetic Reference Field IGRF模型 IGRF model
国际地磁参考场以球谐函数的形式描述内源磁场。注1：见参考文献【2】.
注2：展开系数的时间变化非常小。
注3：国际地磁与高空物理学协会（IAGA）负责IGRF模型的开发和修改，并每5年修正一次系数。本文件不讨论
内源磁场。3.3
外源（磁层）磁场 external（magnetospheric）magnetic field 磁层源电流产生的磁场。
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注：能用不同的模型来描述，例如Tsyganenko-89【2】和更新的模型【K303】. 3.4
Tsyganenko-89地磁场模型 Tsyganenko-89 geomagnetic field model 模型描述见参考文献【3】。3.5
地磁场 geomagnetic field 内源磁场与外源磁场之和。3.6
粒子电荷 particle charge Z
粒子的电荷Z，Z等于+ ne，（n=1，2，3，…），其中e是电子的电荷（1.60×10~l≥C）。3.7
粒子磁刚度 particle magnetic rigidity 粒子磁刚度R与粒子动量p及其电荷有关：R=pc/Z 式中：c———光速；Z——粒子的电荷。
注：质子和原子核的磁刚度与粒子能量的关系为：
R=△VECE+2M 式中：
E ——动能，单位为吉电子伏特每核子（GeV/u）；A ——粒子的原子量；
M。————质子的静止质量，等于0.931GeV。3.8
截止刚度 cut-off rigidity
随着刚度的减小，从能够穿透磁层的粒子刚度到不能穿透磁层的粒子刚度在刚度空间中的过渡区间。3.9
下截止刚度 lower cut-off rigidity R
所有刚度值低于下限截止刚度的带电粒子被禁止从地球磁场以外穿透进入。
注：RL是计算出的最低截止刚度值，即在计算机模拟中获得的能够穿透/不能穿透过度区间的最低刚度值。3.10
主（上）截止刚度 main（upper）cut-off rigidity Ru
所有刚度值高于主截止刚度的带电粒子能够从地球磁场以外穿透进入。
注：Ru是计算出的上截止刚度值，即在计算机模拟中获得的能够穿透/不能穿透过度区间的最高刚度值。3.11
半影 penumbra
位于主（上）和下截止刚度之间的刚度范围。3.12
有效截止刚度 effective cut-off rigidity