太陽噴發(fā)大量高能帶電粒子，這些粒子形成的“太陽風”接近地球時，假如沒有地球磁場，“太陽風”就不會受到地磁場的作用發(fā)生偏轉而直射地球。在這種高能粒子的轟擊下，地球的大氣成分可能不是現(xiàn)在的樣子，生命將無法存在。地磁場的作用使得帶電粒子不能徑直到達地面，而是被“運到”地球的南北兩極，南極光和北極光就是帶電粒子進入大氣層的蹤跡。假設“太陽風”主要成分為質子，速度約為0.1C（C=3×10⁸m/s）。近似認為地磁場在赤道上空為勻強環(huán)形磁場，平均強度為B=5×10^-5T，示意圖如圖1所示。已知地球半徑為r=6400km,質子電荷量q=1.6×10^-19C，質量m=1.67×10^-27kg.如果“太陽風”在赤道平面內(nèi)射向地球，太陽噴發(fā)高能帶電粒子，這些粒子形成的太陽風接近地球時，假如：
（1）太陽風中質子的速度的方向任意，則地磁場厚度d為多少時才能保證所有粒子都不能到達地表？并畫出與之對應的粒子在磁場中的軌跡圖；（結果保留兩位有效數(shù)字）
（2）太陽風中質子垂直地表指向地心方向入射，地磁場的厚度至少為多少才能使粒子不能到達地表？并畫出與之對應的粒子在磁場中的軌跡圖；（結果保留兩位有效數(shù)字）（a?1時，

1

+

a

≈

1

+

1

2

a

）
（3）太陽風中粒子的入射方向和入射點與地心連線的夾角為α如圖2，0＜α＜90°，磁場厚度滿足第（1）問中的要求為定值d。電子質量為m_e，電荷量為-e,則電子不能到達地表的最大速度和角度α的關系，并畫出與之對應的粒子在磁場中的軌跡圖。（圖中磁場方向垂直紙面）