地球磁层顶磁场重联是太阳风物质能量进入地球空间的重要方式，也是地球磁层大尺度对流的主要驱动。以往观测表明，地球磁层顶磁场重联在空间尺度上可以延伸至数个地球半径，甚至超过十个地球半径。由于太阳风的绕流作用，重联在不同区域的磁场和流场参数会有极大的差异，从而会使磁层顶重联在不同区域存在显著不同的磁剪切和流剪切差异。这意味着真实的磁层顶重联与理想重联可能存在较大不同。已有研究表明，这两种剪切效应对重联的影响有相似的特征，均会（1）引起重联点的漂移运动，（2）降低重联等离子体的出流速 ...

电离层等离子体泡的出现通常会在等离子体密度上形成一个低密度区域，有时还会呈现出分叉结构。在以往基于雷达、气辉或其他仪器的研究中，等离子体泡的特征主要出现在 F 层高度。目前尚不清楚这种等离子体泡的低密度结构是否能延伸到 F 层底部以下的更低高度。近日，电离层与中高层大气研究室的焦菁副研究员（共一）、杨国韬研究员、朱亚军研究员、燕春晓研究员等联合中国科学院地质与地球物理研究所孙文杰副研究员（共一）、李国主研究员等，首次通过激光雷达观测到了等离子体泡，其在钙离子密度剖面上显示出低 ...

磁重联是空间等离子体中磁能向带电粒子动能高效转化的核心过程，尤其在地球磁层中，表现为显著的离子加速和强烈外流，驱动着一系列重要的空间天气现象。尽管近年来对无碰撞磁重联的能量转换机制已有一定认识，但关于离子在该过程中所呈现的动力学特征，仍缺乏系统且深入的定量研究。 近日，太阳活动和空间天气全国重点实验室王赤院士团队的博士生王开来、戴磊研究员等人，基于NASA“磁层多尺度探测计划”（MMS）在磁尾区域的17次实地观测数据，结合粒子-惯性模拟（PIC），识别并首次论证了一种全新的能 ...

2025年6月14日下午15:56分，长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心腾空而起，将“张衡一号”02卫星成功送入预定轨道。张衡一号02星是我国首颗地球物理场探测业务卫星，其主要科学目标之一——地球磁场探测，将由高精度磁强计实现。6月18日下午，高精度磁强计在轨首次开机，工作正常。张衡一号高精度磁强计是国内首个集成矢量和标量磁场传感器的高精度矢量磁场探测系统，包括两个磁通门矢量磁场传感器和两个CPT原理的标量磁场传感器。中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验 ...

威德尔海异常（Weddell Sea Anomaly, WSA）表现为南太平洋至南美洲区域内在夜间出现电子密度周日峰值。传统理论将其归因于夏季的长时间光电离和中性风驱动的电离层抬升，但热层-电离层理论模式TIEGCM至今无法重现该现象（图1左），这已成为电离层研究中一项备受关注的问题。 中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室的特别研究助理李泉翰、研究员何茂盛及其合作者，引入了一种观测数据驱动的等离子体扩散通量计算方法，以优化TIEGCM的上边界条件，显著提 ...

磁力线回转（switchback）是太阳风中磁力线扭曲形成的“S”型的磁场结构，在太阳风中广泛分布，对太阳风的演化过程可能发挥着重要作用。关于switchback的起源机制，现有理论主要分为两大类：一类是太阳表面小尺度高能事件，如交换磁重联和日冕喷流；另一类是太阳风中的局地过程，如膨胀的阿尔芬波与湍流、速度剪切和磁力线足点移动。此前研究表明，越靠近太阳，switchback的发生率和偏转程度并不一定越高，这表明局地产生机制在其中发挥重要作用，但具体是哪一种机制一直未有定论。  ...

在冬季，热带与极地平流层之间的温度梯度促使极地形成强大的气旋性环流，即平流层极涡（Stratospheric Polar Vortex, SPV）。该系统位于距地表约15至50公里处（对应气压水平范围约为1至100 hPa），是中间层、平流层与对流层之间能量与物质传输的重要纽带，其变率对地球大气环流和天气气候有着深远影响。影响SPV变率的因素主要分为地球内部强迫因子和外部强迫因子两类。内部强迫因子包括平流层臭氧含量变化、准两年振荡（QBO）、火山活动、海温异常、北极海冰变化、 ...

由于弓激波的加热和压缩，地球磁鞘区等离子体呈现出剧烈湍动的特征。同时，大量观测表明磁鞘离子速度分布函数在平行和垂直于背景磁场的方向上常常呈现不同的温度，即温度各向异性。等离子体的温度各向异性通常与电磁波动的激发有着紧密联系，而这通常被称为等离子体不稳定性。理解地球磁鞘区离子动理学不稳定性的驱动和演化对于理解近地等离子体环境中电磁扰动的激发和耗散规律至关重要。 在磁鞘中，诸如磁场强度、等离子体 β 值和阿尔芬马赫数等参数呈现出显著的空间演化特征，如最显著的太阳风减速、压缩和加热 ...

高速等离子体流作为能量和物质传输的主要途径，广泛存在于地球磁层、太阳风和行星等离子体环境中。地球磁尾作为太阳风-磁层耦合的关键区域，其储存的物质和能量向近地空间输运是引发空间天气爆发性过程的主要原因。在这个过程中，磁场重联加速产生的高速离子流是磁尾等离子体和磁能输运的主要媒介，过往的卫星观测和数值模拟已对高速离子流的产生、演化和作用开展了大量研究，形成了较为全面的认识。然而，对于等离子体中另一个主要粒子——电子，其在磁尾中的整体性加速过程、分布特征及作用尚不清楚。2015年3 ...

日冕物质抛射（CME）是太阳日冕中的磁化等离子体在强烈的磁场活动驱动下快速抛射的一种现象，是空间天气研究的重要课题之一。CME在日冕的典型形态为三分量结构即亮而密的前沿、暗而稀的暗腔和亮而密的内核。通常认为，暗腔和内核分别是CME磁通量绳和爆发日珥。近日，天气室冯学尚研究员、沈芳研究员、杨利平研究员等与中国科学技术大学地空学院申成龙教授、汪毓明教授等提出CME的三分量结构可由CME磁通量绳在日冕的非均匀膨胀产生。高精度模拟的天问一号探测的2021年12月4日CME事件显示在初 ...