【范艾伦辐射带】
CGI展示了范艾伦带横截面形状和强度的变化。
范艾伦辐射带的横截面
范艾伦辐射带是一个高能带电粒子的区域，其中大部分粒子来自太阳风，被行星的磁层捕获并环绕在该行星周围。地球有两层这样的环带，并且有时可以临时创建其它的。这些环带是以詹姆斯·范·艾伦的名字命名，因为他被认为是它们的发现者。地球的两条主要带从高于表面大约海拔km，在该区域中辐射水准变化。大多数形成辐射带的粒子被认为是来自太阳风和其它宇宙射线的粒子。通过捕获太阳风的带电粒子，磁场使这些高能粒子偏转，并保护大气层免受破坏。
这些辐射带位于地球磁场的内部区域。辐射带捕获的多半是高能电子和质子，其他核，如α粒子，则不那么普遍。这些辐射带危及卫星，如果它们在该区域附近花费大量时间，则必须对其敏感部件进行足够的遮罩保护。2013年，范艾伦探测器探测到第三个瞬态辐射带，但该辐射带持续了四星期。通过范艾伦带的阿波罗太空人只受到了非常低且无害的辐射剂量。
== 发现 ==
克里斯蒂安·伯克兰、卡尔·斯特默、Nicholas Christofilos和恩里科·梅迪（Enrico Medi）在Space Age之前就已经研究了捕获带电粒子的可能性。1958年初，探险家1号和 Explorer 3在爱荷华大学的詹姆斯·范·艾伦领导下证实了辐射带的存在。后续由Explorer 4、先锋3号和月球1号绘制出被捕获的辐射带。
「范艾伦辐射带」一词专门指地球周围的辐射带；但是，在其他行星周围也发现了类似的辐射带。太阳因为缺乏稳定的全球偶极场，因此它不能长期的支持辐射带。地球的大气层将这些带的粒子限制在200–1000公里（124–620英里）以上的区域，而辐射带不会延伸超过8地球半径 RE。辐射带被限制延伸在天球赤道两侧约65°的体积内。
== 研究 ==
1958年1月31日，美国第一颗人造卫星探险者一号升空，当升至800-{zh-cn:千米; zh-tw:公里;}-高空时，卫星上所载盖革计数器读数突然下降至0。到1958年3月26日探险者三号升空时，又发生了同样的情况。范艾伦认为，这是因为存在极大量的辐射导致计数器达到饱和而失灵造成的。因此，同年7月26日发射探险者四号时，他在计数器前端加入一小片薄铅以阻挡部分辐射。果然，新的卫星证实了他的猜测。
木星辐射带的变化。
美国国家航空暨太空总署范艾伦探测器任务旨在了解（到可预测的程度）太空中Relativistic electron beam和离子的数量是如何形成或变化的，以响应太阳活动和太阳风的变化。
资助的研究提出了用磁勺收集地球范艾伦带中自然存在的反物质，尽管据估计整个辐射带中只存在约10微克的反质子。
范艾伦探测器任务于2012年8月30日成功发射。主要任务计划持续两年，消耗品预计持续四年。这些探测器在2019年燃料耗尽后停用，预计将在2030年代脱轨。NASA的戈达德太空飞行中心管理著与恒星共存计划，范艾伦探测器是该计划的一个项目，还有太阳动力学天文台（SDO）。应用物理实验室负责范艾伦探测器的实施和仪器管理。
太阳系中其它行星和卫星周围存在辐射带，因为它们有磁场足以维持这些辐射带。到目前为止，对这些辐射带中的大多数绘制仍很贫乏。航海家计划（即航海家2号）只是名义上证实了天王星和海王星周围存在类似的辐射带。
磁暴可以导致电子密度相对较快地增加或减少（即大约一天或更短时间）。较长的时间尺度过程决定了辐射带的整体配置。在电子注入增加电子密度之后，经常观察到电子密度呈指数衰减。这些衰变时间常数被称为「寿命」。范艾伦探测器B的磁性电子离子光谱仪（MagEIS）的量测结果显示，内辐射带中的电子寿命很长（即超过100天）；在辐射带之间的「缝隙」中观察到大约一到两天的短电子寿命；并且在外辐射带中发现电子依据能量约5到20天的寿命。
== 内辐射带 ==
地球周围两个辐射带的剖面图：内辐射带（红色）由质子主导，外辐射带（蓝色）由电子主导。 图片来源：NASA
内范艾伦辐射带通常在地球上空从0.2到2个地球半径的高度延伸（L-shell从1.2 to 3）或abbr=on至abbr=on。在某些情况下，当太阳活动较强或在南大西洋异常区等地理区域时，内辐射带的边界可能会下降到地球上空大约200公里。内辐射带包含数百keV范围内的高浓度电子和能量超过100MeV的高能质子，这些质子被该区域中相对较强的磁场（与外带相比）捕获。
据信，在内辐射带的较低高度中，能量超过50MeV的质子是宇宙射线与高层大气核碰撞产生中子β衰变的结果。由于磁暴期间磁场的变化，低能量质子的来源被认为是质子扩散。
由于这些带与地球几何中心的轻微偏移，内范艾伦带在南大西洋异常区处最接近地表。
2014年3月，范艾伦探测器上的辐射带风暴探测器离子成分实验（RBSPICE）在辐射带中观察到类似「斑马条纹」的图案。2014年提出的最初理论是，由于地球磁场轴的倾斜，行星的旋转产生了一个振荡的弱电场，渗透到整个内辐射带。2016年的一项研究得出结论，斑马条纹是Ionospheric dynamo region的电离层风在辐射带上的印记。
== 外辐射带 ==
范艾伦辐射带外圈主要由地球磁层捕获的高能（0.1-10MeV）电子组成。它比内带更易变，因为更容易受太阳活动的影响。形状几乎是环形的，起始于三个高度，并延伸到地球表面以上60000~100000公里
== 成因及影响 ==
20世纪初，挪威数学及天文物理学家斯托默就从理论上证明，地球周围存在一个带电粒子捕获区。它是由地球磁场俘获太阳风中的带电粒子所形成的。一般来说，内辐射带里高能质子多，外辐射带里高能电子多。辐射带对保护地球起着很好的作用，它能俘获从太阳和其他天体向地球射来的高能粒子，使它们不能到达地面，从而避免了高能粒子对人类和其他生物的致命威胁。另一方面，由于辐射带里的高能粒子会对人类身体造成巨大伤害。因此，它又是人类进行星际转移的巨大障碍。
辐射带对人造卫星影响较大，因此在人造卫星设计过程中需要对其敏感元件进行保护性设计，特别是运行轨道需穿越相关高度的观测类卫星。
2012年8月，NASA发射了一对范艾伦探测器，同时从不同位置和角度对辐射带进行观测。观测结果认为范艾伦辐射带负责加速粒子，而不是收集来自其他地方的高能粒子。
== 其他影响 ==
影响哈伯望远镜的观测，因为哈伯处在相对高的轨道，离地559公里来运行。因此，当哈伯通过南大西洋上空时必须暂时关闭观测。因为范艾伦辐射带刚好在这里碰触到地球的上层大气，如果开启观测的话，可能会损坏哈伯的观测元件。
== 移除建议 ==
从范艾伦带中排出带电粒子将为卫星开辟新的轨道，并使太空人的旅行更加安全。
高压轨道长拴绳（HiVOLT，High Voltage Orbiting Long Tether）是由俄罗斯物理学家Valentin Danilov提出的一个概念，并由Robert P.Hoyt和Robert L.Forward进一步完善，用于排出和移除范艾伦辐射带的辐射场 that surround the Earth.。
另一个排放范艾伦带的建议是将极低频（VLF）无线电波从地面发射到范艾伦带。
也有人提出要排空其它行星周围的辐射带，例如，在探索欧罗巴之前，该卫星在木星的辐射带内运行。
截至2014年，尚不确定移除这些辐射带是否会产生任何 Unintended consequences或负面影响。
== 相关条目 ==
* Dipole model of the Earth's magnetic field
* L-shell
* List of artificial radiation belts
* List of plasma (physics) articles
* 太空天气
== 注解 ==
== 引文 ==
== 其它来源 ==
* bibcode = 1991ITNS...38.1686A
* lccn=2001053096
* issue=14 Part I: Radial transport, pp. 1679–1693, 10.1016/j.jastp.2008.06.008; Part II: Local acceleration and loss, pp. 1694–1713, 10.1016/j.jastp.2008.06.014.
== 外部连结 ==
*  An explanation of the belts by David P. Stern and Mauricio Peredo
*  Background: Trapped particle radiation models—Introduction to the trapped radiation belts by SPENVIS
*  SPENVIS—Space Environment, Effects, and Education System—Gateway to the SPENVIS orbital dose calculation software
* The Van Allen Probes Web Site Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory