磁層坐標系
正文
根據地磁場的特徵制定的各種坐標系。磁層內的過程受地磁場的控制，按照地磁場特徵確定的坐標系可以比較簡捷地描述這種過程。根據研究對象與地磁場的關係以及所要求的坐標系的精確程度，曾制定過多種坐標系。常用的坐標系有：中心偶極坐標系 又稱地磁坐標系，是施密特（A.Schmidt）於1895年引進的。
中心偶極坐標系是球坐標系，坐標系原點選在地球中心，坐標系極軸沿著地磁場一級近似的中心偶極子的偶極軸，指向北極。通過地心與偶極軸垂直的平面為偶極赤道面，它與地面相交的大圈，稱偶極赤道，又稱磁赤道。標誌空間P點位置的3個坐標變數為：與地心的距離、偶極緯度和偶極經度。與地心的距離，以地球半徑為單位。偶極緯度,又稱地磁緯度，簡稱磁緯，是P點與地心的連線和偶極赤道面的夾角，若取它的餘角，即與偶極軸的夾角，則稱偶極余緯。偶極經度，又稱地磁經度，簡稱磁經。地磁經度零度是過地理北極的地磁經線。P點的地磁經度即過P點的大圓與零經度線之間的夾角。由此派生出來的一個坐標是偶極時，或稱地磁時，即日下點的偶極經線為偶極正午，P點的偶極時就是通過P點的偶極經線與偶極正午之間的夾角，以時、分、秒為單位。
訂正地磁坐標系 哈庫拉(Y.Hakura)於1965年在研究極光帶形狀時引進的球面曲線坐標系。通過地球表面P 點的實際磁力線（包括地球磁場球諧分析的高階項）與地理赤道面相交，交點Q的偶極經度就是P點的訂正地磁經度,交點離地心距離為Lc,P點的訂正地磁緯度Φc由Lc=asec2Φc確定，ɑ為地球半徑,即通過交點Q的偶極子磁力線與地球表面交點的偶極緯度。在地球表面訂正偶極經度和緯度的等值線如圖。在這個坐標系中，極光帶與訂正地磁緯度65°的跡線吻合得比較好。
偏心偶極坐標系 科爾(K.D.Cole)於1963年引進的一種磁層坐標系。在用磁偶極子代表地磁場時，如果適當選擇偶極子的位置和方位，可以使地磁場球諧展開式中的二階項為零（見地磁場高斯理論），因此能較好地代表地磁場。偏心偶極子坐標系的原點就選在偏心偶極子的位置上，並以偏心偶極子的軸（指北端）為極軸構成球坐標系。偏心偶極子軸與地球中心所組成的平面為零度經度面，P點的偏心偶極經度即為過P點的經度面與零經度面之間的夾角。過偏心偶極子並與其軸垂直的平面為偏心偶極赤道面。P點的偏心偶極緯度即為該點和偏心偶極子的聯線與偏心偶極赤道面的夾角。
B－L坐標系 麥克伊爾文（C.E.McIlwain）於1961年為描述輻射帶粒子強度分布而引入的一種磁層坐標系。輻射帶中的帶電粒子是被地磁場捕獲的，它們沿磁力線振動的同時，還圍繞地球作漂移運動（見地球輻射帶），在一條磁力線上各點粒子強度由該點的磁場強度B確定。粒子的漂移面是由磁力線組成的,長時間漂移的結果,使組成同一漂移面的各條磁力線上的粒子以同樣強度沿磁力線分布,因此帶電粒子強度可以用磁場強度B和標誌各漂移面的參數L來描述,此即為B-L坐標系。磁場強度B以高斯為單位,漂移面參數L以地球半徑為單位。若地磁場為理想偶極子，漂移面是磁力線圍繞偶極軸的鏇轉面,L即為偶極子磁力線在地球赤道上離地心的距離。實際地磁場略偏離偶極子磁場,L可以看作漂移面在赤道上離地心的平均距離。 不變坐標系 由B－L坐標系轉換來的平面極坐標系。坐標系原點在地心，坐標變數為不變緯度Φ和離地心的徑向距離R，空間一點 P的不變緯度Φ由該點的L值確定：Φ=arc cos(R/L)1/2，它們與參數L滿足偶極子磁力線方程R=L cos2Φ。
太陽磁層坐標系 以地心為原點的直角坐標系，x 軸指向太陽,z軸在x 軸與地球偶極子軸組成的平面內並與x 軸垂直，向北為正，у 軸與它們構成右手直角坐標系。
太陽地磁坐標系 以地心為原點的直角坐標系，z 軸與地球偶極軸平行,向北為正,x 軸在日地聯線與z 軸組成的平面內並與z 軸垂直，向太陽為正，у 軸與它們構成右手直角坐標系。
