中国科学院国家空间科学中心陈涛的团队对临近空间电导特性的探测及云层中电导异常的发现与上世纪范艾伦的团队对近地空间的探测及地球辐射带的发现具有同样的划时代的重大意义。这两个团队的探测成果强烈地表明了宏观荷电粒子多重德拜球层的客观存在。

地球多重德拜球层（CMDS_地）（1）

由于地球内部引力势能和核聚变能等能量释放，地球中心处于高温状态，导致那里的物质发生电离。换言之，那里的物质处于等离子体状态或准等离子状态。地球中心与外围存在较大温差，由于负荷电粒子-电子的热速率远高于离子（主要是正离子）的热速率，则负荷电粒子的扩散率远高于离子的扩散率。导致在地球中心形成球形正电区域，而围绕地球中心则生成负电区域-负电球层。即在地球内部德拜鞘生成。在负电球层中负荷电粒子占主导或占多数，而正荷电粒子次之或占少数。由该负电球层中荷电粒子的对外电场作用，形成该负电球层的对外电场作用。在该负电球层的外部又会生成一个正电球层，…,在地球内外部荷电粒子的参与过程中，衍生出地球多重德拜球层（CMDS_地）。

图1.地球多重德拜球层（CMDS_地）示意图

(A)    地球内部德拜鞘-电双层，地球中心-（+）层和地球中心的外围-（-）层。

(B)    地球多重德拜球层（CMDS_地）的等价荷电薄球壳。

(C)    CMDS_地在地球内部的等价荷电薄球壳：高几率对应，地核-第0层（+），下地幔-第1层（-），上地幔-第2层（+），地壳-第3层（-），电离层D-第4层（+），电离层E-第5层（-），电离层F1-第6层（+），电离层F2-第7层（-），

(D)    CMDS_地在地球外部的等价荷电薄球壳（R_地<L<10R_地）：在磁静期，高几率，地球辐射带中的内带其主体在第8层（+），外带其主体在第9层（-）。在磁扰期，原在磁静期的内外带间的间隙或空槽，会填充荷电粒子，并可导致空槽消失。同时，CMDS_地在近地空间也会出现新生层，并相应出现新辐射带。

地球多重德拜球层（CMDS_地）的特性

1.       地球多重德拜球层（CMDS_地）的相邻层(L_n，L_n+1）荷等量异号电荷。其中正层中正荷电粒子占主导，而负层中负荷电粒子占主导。

2.       CMDS_地的相邻层间存在电场，相邻层间构成储存电能的大电容，即相邻层间储存电能。

3.       在CMDS_地的相邻层间电场作用下，在相邻层间的荷电粒子其分布的空间数密度会减小，可形成荷电粒子分布的间隙或槽区。

4.       在CMDS_地的相邻层间电场作用下及其能量释放中，驱动地球内部与近地空间中物质运动。

对CMDS_地与地表-云团局域多重德拜球层的探测与分析

图2.宏观多重德拜球层中一组相邻层及相邻层间荷电粒子分布的间隙（槽区）

图2A. 1957年10月范艾伦的团队探测出地球辐射带及内外辐射带间的荷电粒子分布的槽区(2，3)

图2B. 2019年8月陈涛的团队探测出青藏高原上空-第三极临近空间云层中电导特性的异常分布（4-6）

 图2A所示地球辐射带，内辐射带中正荷电粒子占主导，而外辐射带中负荷电粒子占主导。内外带间存在荷电粒子分布的槽区。这源于内辐射的主体位于CMDS_地的第8层（+），而外辐射带的主体位于第9层（-）；CMDS_地的第8层（+）与第9层（-）相邻层间的电场驱除相邻层间的荷电粒子 。

图2B所示第三极临近空间云层中电导率异常分布（8-11KM）,源于地表-云团局域多重德拜球层（CMDS_{地表-云团}）中位于云团中的一组相邻层间电场所致相邻层间荷电粒子分布形成槽区，且该槽区位于上层（-）而下层（+）的相邻层间（7）。

 由地表-云团局域多重德拜球层（CMDS_{地表-云团}）中位于云团中的一组相邻层间电场使相邻层间荷电粒子分布产生槽区，进一步表明了地球辐射带中内外带间的槽区源于CMDS_地中相邻层间电场。

总结

中国科学院国家空间科学中心陈涛的团队对临近空间电导特性的探测与云层中电导异常的发现与上世纪范艾伦的团队对近地空间的探测与地球辐射带的发现具有同样的划时代的重大意义。这两个团队的探测成果分别表明了地球多重德拜球层与地表-云团局域多重德拜球层的客观存在。

致谢

1.  感谢中国科学院国家空间科学中心所进行的第三极临近空间电导特性的探测。

2.  感谢科学网站的老师们，使我从科学网所荟萃的多位专家那里获得了宝贵的指导与支持。

参考文献

1.       Delong Chi， A New Perspective on Earth’s Radiation Zone（2021）

       https://www.scirp.org/journal/paperinformation.aspx?paperid=113575

2.      Baker, D.N. and Panasyuk, M.I. Discovering Earth’s radiation belts （2017）

                 https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.3791

3.       W. Li et cl., Earth's Van Allen Radiation Belts: From Discovery to the Van Allen Probes Era（2019）

     https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018JA025940

4.        Lei Li et cl., measurement of atmospheric conductivity on the Qinghai-Tibet Plateau in China（2022）

https://link.springer.com/article/10.1007/s00703-022-00870-0

5.        Lei Li et cl., measurement of atmospheric conductivity on the Qinghai-Tibet Plateau in China（2022）

https://www.researchgate.net/publication/359410280_Measurement_of_atmospheric_conductivity_on_the_Qinghai-Tibet_Plateau_in_China

6.       空间中心科研人员揭示第三极临近空间电导特性（2022）

http://www.nssc.cas.cn/xwdt2015/kydt2015/202203/t20220325_6406426.html（2022）

7.        第三极临近空间电导特性的探索（2023）

 https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3474929&do=blog&id=1371727