太阳高能粒子（SEP）事件是危害空间天气安全的重要因素，高通量的带电粒子会损害航天器上电子设备的性能并危及宇航员生命健康和安全。研究表明，SEP事件通常与太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）驱动的激波有关。在CME相关事件中，粒子被激波在大范围加速后逃逸，并在太阳风中沿行星际磁场传播，形成十分广泛的粒子分布。因此，考虑粒子在激波处的加速机制与在行星际中的传播过程，是全面理解SEP现象中关键的一步。太阳活动与空间天气全国重点实验室（以下简称天气室）日冕与行星际研究团队对2010年9 ...

近年来，航天活动快速发展，卫星数量爆炸性增长，且90%以上的航天器在低轨运行。低轨大气会对卫星产生阻力，使卫星轨道高度不断衰减，直至再入大气层，是低轨航天器任务规划和在轨运行需要关注的重要因素。2021年10月，澳大利亚科廷大学研发的Binar系列立方星（图1）首颗卫星（Binar-1）从国际空间站顺利释放，正常运行1年后再入大气层，达到了其设计寿命。2024年9月，第二批3颗Binar卫星（Binar-2/3/4）在国际空间站顺利释放，预期寿命6-8个月，然而仅仅运行2个月 ...

通过将航天器在原位观测到的太阳风等离子体逆向追踪至其在太阳表面的源区，能够帮助理解控制太阳风产生、加热与加速的关键物理过程。目前，太阳风溯源研究普遍采用帕克（Parker）螺旋日球层磁场模型与势场源表面（PFSS）日冕磁场模型的磁力线追踪方法。同时，太阳风溯源研究多聚焦于黄道面附近的低纬度区域，而对于源自极区冕洞的高速太阳风，缺乏其溯源可靠性研究。图 1 Ulysses和 Wind航天器观测的太阳风的溯源。天气室博士研究生马鑫怡、杨利平研究员、冯学尚研究员、田晖教授等人结合常 ...

热层风是理解中高层大气动力学和电动力学过程的关键参数。地基被动光学干涉仪广泛应用于热层风观测，且是目前唯一可实现高层大气中性风场直接探测的仪器，其通过测量630 nm氧原子气辉的多普勒频移反演风速，通过扫描东西南北及天顶五个方位重构局地风场。作为一种被动光学遥感设备，干涉仪易受杂散光污染而引入误差，如在极光活动期间，干涉仪热层风观测常出现显著的南北或东西差异，对动力学过程分析造成干扰，亟需厘清测风过程中的污染因素及机理。2024年5月10日和10月10日两次强磁暴期间，子午工 ...

太阳风与地球磁层的相互作用是空间天气研究的核心问题，其过程直接影响粒子和能量在行星空间环境中的输运与交换。SMILE 任务将通过软X射线成像首次获取磁层顶及磁鞘的全球结构，为识别行星边界形态及其响应机制提供新的观测手段。理论研究团队此前已在全球磁流体模型（PPMLR）的开发和应用方面积累了丰富经验。近年来，团队成员推进并完善了全球混合（Hybrid）模型的构建工作。开发该模型旨在为SMILE软X射线成像开展预先研究，并为机器学习的训练提供多模态物理参量输入。该模型对于动理学行 ...

轻离子分析仪（Light Ion Analyzer, LIA）是欧洲空间局（ESA）与中国科学院共同实施的 SMILE（Solar-wind–Magnetosphere–Ionosphere Link Explorer） 任务的关键载荷之一，承担着测量太阳风与磁鞘离子分布函数的重要科学职责，也是解释 SMILE 任务全球成像数据所必需的关键上游输入。近日，由戴磊研究员、孔令高教授、张爱兵研究员牵头的中欧联合团队顺利完成 LIA 的研制、地面标定与性能验证工作，并在最 ...

地球大气的中间层顶与低热层构成了一个至关重要的区域，该区域内的物理及化学过程受到源自低层大气与近地空间能量传输的显著影响。中性风在理解中层顶区域的动力学特性、物质输运机制以及能量收支平衡等方面具有至关重要的作用，同时，中性风场也是大气模型中的关键性参数。太阳活动与空间天气全国重点实验室徐寄遥研究员团队成功研制出一种基于非对称空间外差光谱技术（Asymmetric Spatial Heterodyne Spectroscopy，ASHS）的光学干涉仪（如图1所示）。该干涉仪能够 ...

空间等离子体湍流是一类复杂现象，核心特征体现为湍流扰动能量的非线性跨尺度传输。在太阳风中，磁场扰动功率谱密度（PSD）通常呈现三个显著的幂律区间，且由两个谱拐点分隔：小尺度拐点标志着从磁流体力学（MHD）尺度到离子动理学尺度的过渡，大尺度拐点则将 MHD 惯性区（对应卫星坐标系下满足 f⁻⁵/³ 分布的频率区间）与更大尺度下更平缓的 f⁻¹ 标度区明确划分。这一标志性谱特征具有普遍性，在地球、火星、金星、土星等多颗行星的磁鞘中均有观测记录。明确湍流扰动的物理本质意义重大，目前 ...

冕洞是太阳大气中磁场呈开放结构的区域，其内部温度较低、密度较小，可持续释放高速太阳风。在太阳活动周的下降阶段，冕洞由高纬向低纬迁移，使高速流更频繁抵达地球并影响空间环境。由于冕洞在经向上的分布不均，加之太阳自转（约27–28天）的调制，地球空间中会出现27–28天及其谐波（如9天、13.5天）等周期信号。此前，这些周期性变化已在热层和电离层多项参数中被观测到；相较之下，对磁层是否存在对应周期性的研究仍然不足。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李泉翰特 ...

磁层对流是太阳风能量向地球磁层输入的关键路径，由日侧磁重联和夜侧重联共同驱动，并直接控制电流体系、极光活动和地磁扰动的演化。尽管南向 IMF 是触发磁层对流的必要条件，但太阳风速度如何系统性调控对流重建的时间尺度、空间结构以及穿透深度，一直缺乏完整的量化研究。近日，太阳活动和空间天气全国重点实验室的研究人员朱明慧、戴磊等人，基于全球磁流体（MHD）模拟，系统对比了高速（约 800 km/s）和低速（约 400 km/s）太阳风背景下磁层在南向 IMF 转向后的响应过程。研究首 ...