什么是磁层坐标系

根据地磁场的特征制定的各种坐标系。磁层内的过程受地磁场的控制，按照地磁场特征确定的坐标系可以比较简捷地描述这种过程。根据研究对象与地磁场的关系以及所要求的坐标系的精确程度，曾制定过多种坐标系。常用的坐标系有：

中心偶极坐标系

又称地磁坐标系，是施密特（idt）于1895年引进的。

中心偶极坐标系是球坐标系，坐标系原点选在地球中心，坐标系极轴沿着地磁场一级近似的中心偶极子的偶极轴，指向北极。通过地心与偶极轴垂直的平面为偶极赤道面，它与地面相交的大圈，称偶极赤道，又称磁赤道。标志空间P点位置的3个坐标变量为：与地心的距离、偶极纬度和偶极经度。与地心的距离，以地球半径为单位。偶极纬度，又称地磁纬度，简称磁纬，是P点与地心的连线和偶极赤道面的夹角，若取它的余角，即与偶极轴的夹角，则称偶极余纬。偶极经度，又称地磁经度，简称磁经。地磁经度零度是过地理北极的地磁经线。P点的地磁经度即过P点的大圆与零经度线之间的夹角。由此派生出来的一个坐标是偶极时，或称地磁时，即日下点的偶极经线为偶极正午，P点的偶极时就是通过P点的偶极经线与偶极正午之间的夹角，以时、分、秒为单位。

订正地磁坐标系

哈库拉(ra)于1965年在研究极光带形状时引进的球面曲线坐标系。通过地球表面P 点的实际磁力线（包括地球磁场球谐分析的高阶项）与地理赤道面相交，交点Q的偶极经度就是P点的订正地磁经度，交点离地心距离为Lc，P点的订正地磁纬度

Φ

、c由Lc=asec2

Φ

、c确定，ɑ为地球半径，即通过交点Q的偶极子磁力线与地球表面交点的偶极纬度。在地球表面订正偶极经度和纬度的等值线如图。在这个坐标系中，极光带与订正地磁纬度65°的迹线吻合得比较好。

偏心偶极坐标系

科尔()于1963年引进的一种磁层坐标系。在用磁偶极子代表地磁场时，如果适当选择偶极子的位置和方位，可以使地磁场球谐展开式中的二阶项为零（见地磁场高斯理论），因此能较好地代表地磁场。偏心偶极子坐标系的原点就选在偏心偶极子的位置上，并以偏心偶极子的轴（指北端）为极轴构成球坐标系。偏心偶极子轴与地球中心所组成的平面为零度经度面，P点的偏心偶极经度即为过P点的经度面与零经度面之间的夹角。过偏心偶极子并与其轴垂直的平面为偏心偶极赤道面。P点的偏心偶极纬度即为该点和偏心偶极子的联线与偏心偶极赤道面的夹角。

B、－L、坐标系

麦克伊尔文（wain）于1961年为描述辐射带粒子强度分布而引入的一种磁层坐标系。辐射带中的带电粒子是被地磁场捕获的，它们沿磁力线振动的同时，还围绕地球作漂移运动（见地球辐射带），在一条磁力线上各点粒子强度由该点的磁场强度B确定。粒子的漂移面是由磁力线组成的，长时间漂移的结果，使组成同一漂移面的各条磁力线上的粒子以同样强度沿磁力线分布，因此带电粒子强度可以用磁场强度B和标志各漂移面的参数L来描述，此即为B-L坐标系。磁场强度B以高斯为单位，漂移面参数L以地球半径为单位。若地磁场为理想偶极子，漂移面是磁力线围绕偶极轴的旋转面，L即为偶极子磁力线在地球赤道上离地心的距离。实际地磁场略偏离偶极子磁场，L可以看作漂移面在赤道上离地心的平均距离。

不变坐标系

由B－L坐标系转换来的平面极坐标系。坐标系原点在地心，坐标变量为不变纬度

Φ

、和离地心的径向距离R，空间一点 P的不变纬度

Φ

、由该点的L值确定：

Φ

、=arc cos(R/L)1/2，它们与参数L满足偶极子磁力线方程R=L cos2

Φ

、。

太阳磁层坐标系

以地心为原点的直角坐标系，x、 轴指向太阳，z轴在x、 轴与地球偶极子轴组成的平面内并与x、 轴垂直，向北为正，у 轴与它们构成右手直角坐标系。

太阳地磁坐标系

以地心为原点的直角坐标系，z 轴与地球偶极轴平行，向北为正，x、 轴在日地联线与z 轴组成的平面内并与z 轴垂直，向太阳为正，у 轴与它们构成右手直角坐标系。