太阳风中存在一种被称为磁力线回转（switchback）的奇特磁场结构，表现为磁力线的突然、大幅度偏转，在太阳风中形成“S”型的扭曲结构。广泛存在的磁力线回转结构对太阳风的能量传输和动力学演化具有重要影响，但其起源机制长期存在争议：究竟是由太阳表面的局地爆发事件（如日冕喷流、交换磁重联）“生成”后抛出，还是在太阳风传播过程中由自身动力学“孕育”而成？此前，实验室李晖研究员等基于WIND卫星约20年数据发现，磁力线回转与行星际大振幅阿尔芬波紧密关联，支持了“局地产生”的图景（L ...

近日，美国地球物理学会（AGU）旗下多家权威期刊公布了2024年最高引用量论文榜单，太阳活动与空间天气全国重点实验室两项研究成果入选年度高引前十榜单。其中薛大彬研究员领衔，联合国际团队完成的论文“Space Weather Effects on Transportation Systems: A Review of Current Understanding and Future Outlook”成功入选Space Weather期刊年度引用量前十名。太阳活动可引发强烈空间环 ...

磁层顶磁重联是强磁暴期间太阳风质量、动量和能量进入地球磁层的关键物理过程；还是触发强磁活动期间太阳风–磁层–电离层多尺度耦合的“启动器”。磁层顶磁重联的显著特征是具有非对称的磁重联结构，这种非对称性主要源于磁层顶内外边界层等离子体和磁场的不均匀性：磁层侧低纬边界层通常包含高温、低密度的等离子体，而磁鞘侧则以低温、高密度等离子体为主，从而形成典型的非对称Hall电磁场结构。此外，能量氧离子（O⁺）因其较大的质量与回旋半径，在磁重联过程中进一步加剧了该非对称效应，使磁层顶磁重联的 ...

中间层顶区域（约80–100 km）是连接低层大气与高层大气的关键过渡区，动力学、光化学与能量过程在此紧密耦合，是日地空间全链条研究中的关键环节。该区域的能量收支是中高层大气研究的核心科学问题之一，能量平衡在很大程度上依赖于原子氢、原子氧等活性成分参与的放热化学反应所释放的化学加热。然而，由于关键反应物难以直接探测，加之OH气辉辐射机制本身存在不确定性，目前该区域长期的全球化学加热速率产品主要依赖TIMED/SABER仪器的单一反演，缺乏多源独立观测的有效约束。这一现状制约了 ...

在过去几十年中，月球一直是人类空间探测和行星科学研究的重要对象。作为距离地球最近的天体，研究月球内部结构及其与太阳风的相互作用，不仅有助于认识类地天体的形成与演化过程，也为未来深空探测任务提供重要科学依据。电磁测深是一种可靠的行星内部探测手段。已有针对木卫一和木卫二的研究表明，在外部磁场突变条件下，通过对比观测数据与数值模拟结果可以有效约束行星内部结构。对于月球而言，其内部包含不导电的月壳、略微导电的月幔以及高度导电的月核，但内部电导率分布及精细分层仍存在较大不确定性。行星际 ...

太阳风是日冕持续向外喷射的带电粒子流，其速度可达数百至上千公里每秒。电子作为太阳风中的关键组分，其速度分布函数（VDF）远非热平衡状态下的麦克斯韦分布，而是由核（core）、晕（halo）和高度各向异性的束流（strahl）等成分构成。理解这些成分的形成与演化，是空间等离子体物理学的重要课题。传统模型通常采用简化假设来描述哨声波（whistler wave turbulence）与电子之间的相互作用，但其对波能谱的处理过于理想化，导致在较大日心距离处对电子的散射效率被严重低估 ...

火星岩石表层是记录大气-地表相互作用的关键载体，但对其表面纹理的形成机制仍缺乏充分认识。盐风化作用是可溶性盐类在岩石中反复溶解、结晶并导致岩石破碎的过程，然而在当前火星寒冷干旱的环境下，其具体发生条件及作用程度仍待研究。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刘洋研究员团队联合中国地质大学（武汉）、中国科学技术大学、香港大学与成都理工大学科研人员，基于我国祝融号火星车的原位观测数据展开系统研究。研究团队在沿途的岩石表面识别出近平行的片状剥落、彼此嵌合的 ...

宇宙中超过99%的可见物质以等离子体形式存在，通常由正离子和电子组成。然而，负离子同样存在于各类天体物理环境中并发挥重要作用。例如，在太阳外层大气中，负离子是引起可见光波段不透明度的主导因素。在早期宇宙中，H⁻离子可通过缔合脱附反应快速产生分子氢，促进了第一代恒星的形成。在行星环境中，多个任务曾在彗星、火星的电离层中利用电子探测器间接探测到负离子，证明了负离子是行星电离层的重要组成部分。尽管理论上预期月球环境中也可能存在负离子，但长期以来由于缺乏直接观测证据，其是否存在以及分 ...

近日，我实验室在磁层对流与亚暴物理研究中取得重要突破，从直接触发机制和全球组织结构两个层面，揭示了强亚暴在磁层对流控制下的演化规律，为理解太阳风—磁层整体耦合提供新的物理图像，并为极端空间天气科学诊断提供理论基础。磁层亚暴是地球空间环境中最剧烈的爆发性过程之一，表现为极光增强和地面磁扰动。完整亚暴通常包括能量积累的生长期、能量快速释放的膨胀相、以及逐渐回复的恢复相，其中膨胀相是最显著、最具破坏力的阶段。长期以来，人们认为亚暴是一种“蓄能—释放”过程，但亚暴如何爆发、以及及膨胀 ...

日冕物质抛射（CME）是由于太阳大气中剧烈爆发所引起的大尺度等离子体和磁场的抛射现象。它们的速度最高可达数千公里每秒，具有以亿吨计的质量，是空间天气的重要源头。当一个CME到达地球时，会扰动地球磁场，并向磁层注入大量能量和高能粒子，引发地磁暴。研究CME的触发和演化是空间天气和太阳物理研究的重要课题。在从日冕到行星际空间的传播中，CME可能会经历多个物理过程，包括速度变化、与其他CME碰撞、与太阳风相互作用，以及绕其传播方向的旋转等。这些过程可以重塑CME并改变其空间天气效应 ...