使用光学干涉仪探测大气辐射光谱的Doppler效应，可以反演中性大气风场，且是目前探测高层大气中性风场的唯一方法。对于中高层大气中性风场的探测，目前使用较多的主要是传统光学干涉仪器，如广角的Michelson干涉仪和Fabry-Perot（F-P）干涉仪。多普勒非对称空间外差干涉仪是在空间外差光谱干涉技术原理的基础上进一步改进而成的迈克尔逊型干涉仪，具有大视场、超高分辨率、高通量、无动镜、工艺简单和重量轻、尺寸小的特点，且可同时探测多条谱线，通过面阵探测器可以一次探测含有高度 ...

中间层顶氧原子产生于低热层受太阳紫外辐射的氧分子离解，通过分子扩散和涡流扩散等动力学过程富集在中间层顶，是中间层顶最为活跃的大气成分。氧原子作为能量的载体，参与了多个光化学过程，在中间层顶和低热层大气能量平衡过程中扮演着十分重要的角色。但对中间层顶氧原子含量的认知存在很大的争议，由于对氧原子的探测十分困难，争议从上世纪末卫星遥感探测开始持续到了今天。近些年来多位科研人员从SCIAMACHY和SABER载荷探测的OH气辉体发射率反演中间层顶大气氧原子含量，并计算中间层顶区域的能 ...

极光粒子沉降进入地球极区，与极区中高层大气相互作用产生极光辐射。分子氧红外极光辐射是分子极光的重要组成部分，在大气能量收支的精确评估中起着重要作用。然而由于分子氧气辉辐射的干扰使得观测较为困难，目前对分子氧红外极光辐射的研究非常缺乏，对它的分布结构、随地磁和太阳活动的变化规律、以及激发机制仍然不清楚。

电场加速粒子是能量由电磁场向粒子转换的一种常见方式，其导致的粒子加热/加速也是空间物理学、天文学, 实验物理学, 以及加速器物理中最基本的过程之一。当粒子周期性运动的绝热不变量被破坏时，将导致粒子的非绝热加速。这种加速方式可以在能量传输和转换中发挥巨大的累积作用，从而产生大规模的粒子激发。

太阳风中的高价重离子和地球大气逃逸出的中性成分碰撞，发生电荷交换（solar wind charge exchange, SWCX），从而辐射X射线。以此为原理对地球磁层进行X射线成像探测将有望首次在大尺度上揭示太阳风-磁层相互作用的基本模式。在成像探测过程中，视线方向的X射线信号将被叠加，损失掉了一个维度上的信息，因此最终观测到的二维图像将无法提供视线方向的信息。但是磁层顶是三维结构，那么如何从二维图像上分析得到三维的太阳风-磁层相互作用信息就显得至关重要。

自阿波罗时代起，月尘就被认为是人类从事月面探测活动必须要面临的环境问题，因为这些很不规整又易黏附的细小颗粒会对探测仪器和人类带来伤害。阿波罗任务看到的地平辉光现象表明月球晨昏线附近有一个浓密尘埃外逸层。然而，后续探测任务都未能看到类似现象，测量的尘埃密度也比阿波罗时期低四个量级。因此，月面尘埃环境到底是怎样的以及地平辉光现象的成因目前仍然是个谜。

由于地球磁层和磁鞘两者等离子体和磁场环境的差异，在地球磁层顶发生的磁场重联通常表现为非对称重联。非对称重联的很多特征与对称重联不同，其中之一即表现为低密度磁层一侧的低混杂波。这些低混杂波的是由重联非对称性相关的密度梯度所带来的低混杂漂移不稳定性或者磁鞘离子由于有限回旋效应进入磁层带来的修正双流不稳定性所激发。低混杂波被认为是磁层顶三维非对称重联的一个基本特征，它们不但可以为磁场重联提供反常电阻，也可以对磁鞘等离子体向磁层的扩散输运有显著贡献。最近，实验室王赤研究员团队成员唐斌 ...

地球辐射带是诸多卫星运行轨道所在区域，也是探索其他行星航天器飞离地球必经区域。地球辐射带的发现预示着一门崭新的学科，即空间物理学的诞生。近年来，空间天气学国家重点实验室陈涛研究员的研究团队与莫斯科国立大学核物理研究所（SINP）开展了辐射带相对论电子通量长期倒空现象的合作研究，并在该方向取得了重要的进展。

磁重联被认为是普遍存在的等离子体过程，是空间物理中重要的研究课题。该过程中具有相反方向的磁力线重新连接为不同拓扑位型，产生快速的磁能释放，加速加热等离子体及非热粒子。磁重联被认为是许多空间和天文现象背后的主导机制，例如太阳/恒星耀斑、地球及其它行星磁层亚暴、伽马射线爆、日冕物质抛射等。快速的能量释放经常发生于这些现象，对空间环境、空间天气等产生巨大的影响，同时要求重联进行的速率(重联率)要足够快 (通常在0.01和0.1 VA/L 之间，L是系统尺度，VA/是阿尔芬速度)。目 ...

中尺度行进电离层扰动（MSTID）是发生在中低纬度地区的电离层波状结构。在北半球，MSTID的波阵面通常从西北向东南延伸，并从东北向西南传播。当MSTID向低纬传播时，复杂的背景变化会严重影响MSTID的形态演化。因此，MSTID的形成与演化是现阶段一个非常热门的研究话题。