高速太阳风遇到行星时，通常会在行星上游形成弓激波。太阳风在此偏转、加热并减速进入磁鞘。在传统认识中，磁鞘是太阳风流由“高速”向“低速”转变的区域。然而，在某些太阳风条件下，已经减速的太阳风离子却在磁鞘中再次加速，速度甚至可超过上游太阳风速度。这种“大尺度再加速”现象此前仅在地球上被观测到。不同于地球，火星没有全球性的内禀磁场，太阳风在磁鞘区域是否也有类似的再加速现象，仍然是未解之谜。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太阳系探测研究团队，综合利用火星大气 ...

电离层是连接地球系统与近地空间的重要纽带，既是全球卫星导航、无线电通信和精密授时等空间信息应用的重要环境，也是探测地球不同圈层相互作用的重要窗口。电离层总电子含量（Total Electron Content，TEC）同时受到太阳辐射、地磁活动、季节变化、区域背景结构以及多类型扰动源的共同影响。如何准确刻画背景变化、可靠识别地震、磁暴和火箭发射等关键圈层显著活动引起的电离层响应，并进一步约束其物理过程和可预测性，是空间物理与地球系统科学中的重要问题。围绕上述问题，中国科学院国 ...

近日，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（以下简称天气室）日冕行星际研究团队围绕日冕磁场源表面几何参数的确定问题开展研究，从自由边界问题和形状优化角度分析了势场源表面模型（Potential Field Source Surface，PFSS）模型的正、逆问题，并结合Parker Solar Probe（PSP）卫星近太阳原位观测，构建了源表面半径优化算法。研究进一步利用Advanced Composition Explorer（ACE）卫星观测进行独 ...

太阳风电子速度分布函数（eVDFs）由低能的麦克斯韦核（core）、各向同性的超热晕（halo）和高度场向的超热束流（strahl）等构成。观测表明，strahl随着日心距离的增加逐渐展宽并转化为halo，最有可能的机制是超热电子与哨声波（whistler wave）的波粒相互作用。近年来，描述太阳风中低频湍流输运的（近）不可压缩磁流体力学湍流输运模型得到了广泛发展，并成功通过了帕克太阳探测器等卫星观测的验证。但与电子动理学输运模型之间缺乏自洽的连接。针对上述瓶颈，实验室日冕 ...

布鲁尔—多布森环流（BDC）驱动热带空气上升、极区空气下沉，决定全球臭氧与水汽分布，是平流层物质输运的核心过程。然而极区平流层下沉速度极慢，直接测量极为困难。太阳质子事件（SPE）作为能量最强的高能粒子沉降过程，进入大气后可催化破坏臭氧。极夜条件下臭氧光化学寿命长达数月，其损耗痕迹因而成为追踪动力过程的理想示踪剂。前期工作中，王赤院士团队的李晖研究员与博士生李雅轩等已系统揭示了SPE对北极平流层极涡的增强效应，定量给出了极涡风速增幅的高度分布特征，证实太阳高能质子通量与极涡增 ...

磁重联是太阳风能量进入地球磁层的重要通道，也是驱动磁层对流、极光和地磁活动的基本空间等离子体过程。重联发生后形成的喷流区并非简单平滑的边界，而可能包含丰富的动理学尺度结构。低混杂波是磁层顶重联区常见的等离子体波动，可参与电子加热、跨磁场输运和反常电阻形成。然而，低混杂波如何塑造重联喷流更大范围内的精细结构，仍缺乏直接观测证据。针对这一问题，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任勇副研究员，戴磊研究员等人，利用 NASA 磁层多尺度卫星任务（MMS）的高时 ...

内磁层等离子体注入是太阳风-磁层耦合的关键环节之一。当太阳风冲击磁层时，磁场重联与对流会将太阳风能量和等离子体注入到内磁层。能量离子注入是磁暴主相期间环电流增强的主要来源之一，但以往能量离子注入研究多聚焦于L>4.0区域和同步轨道区，对L<4.0区域能量离子注入鲜有报道。中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室王赤院士团队的何兆海副研究员，戴磊研究员等人利用Van Allen Probes 2013–2016年四年的观测数据，对L<4.0区域能量离子注入开展了深 ...

冕流团块(streamer blob)等太阳风中广泛存在的小型密度扰动事件是在地球轨道附近可通过成像手段观测到的最小太阳风结构，通常被认为是追踪日冕及行星际慢太阳风传播演化的重要示踪载体。其中，部分小型扰动事件的起源与日冕物质抛射(CME)等行星际大尺度爆发现象存在关联，而此类受CME影响的扰动事件能否代表稳态背景太阳风、与宁静小型扰动事件存在何种动力学差异，尚缺乏系统性的定量分析。 近日，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（以下简称天气室）沈芳研究员 ...

大尺度行进大气扰动（LSTAD）和电离层扰动（LSTID）是大气重力波分别作用于热层中性成分和电离层等离子体的两种观测形态，通常由暴时快速变化的极区焦耳加热激发，是追踪太阳风能量注入热层-电离层系统后传播与耗散的关键载体之一。然而，热层中性观测面临卫星覆盖稀疏、探测困难等瓶颈，LSTAD观测水平远落后于LSTID，二者缺乏连续、同步的全球观测，使得LSTAD与LSTID的对比研究长期依赖数值模拟，亟需观测证据。近日，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中 ...

日侧磁层顶磁场重联是太阳风能量、质量和动量向地球空间输运的主要途径之一，是太阳风-磁层-电离层耦合系统中的核心等离子体物理过程，与地磁暴、亚暴等地磁活动密切相关。该磁场重联过程形成太阳风能量和粒子进入地球空间的通道，在极区高层大气形成极光等、驱动大尺度磁层对流（Dungey循环）。该磁场重联具有间歇性、局部性的特征，会产生通量传输事件，学界已探明该类事件可引发多种电离层响应，例如极向运动极光结构、极向运动雷达极光结构、极向运动等离子体浓度增强以及脉冲式电离层流等。理论预言，该 ...