本论文包括两个部分：第一个部分是关于近地等离子体片中的离子的非绝热加速；第二个部分是关于太阳风动压突然降低激发的地磁脉动。　　 第一个部分：利用Cluster卫星，我们在磁尾等离子体片北侧中发现了一种特殊的离子通量结构。这种通量结构经常出现在磁场偶极化的过程中。研究证明这一结构的形成是由离子的非绝热加速造成的。观测到的通量结构有以下特征：在能量－时间谱图中，离子的通量在一个特定能量段(1－20 keV)存在一个明显的“缺口”(flux gaps)。或者说离子通量在这一能量段有明显的降低。同时在缺口的区域分布着一些零星的离子(sporadic ions)，能量在500 eV－5 keV范围内。有趣的是这些零星离子的投掷角保持在130°到180°之间；不仅如此，他们的自旋相位也集中在同一个区域。与此同时，在更高的能量段，质子(>28 keV)和氦离子(>138 keV)的通量也在增加。磁场中的超低频波动也伴随出现。波动主要集中在环向模和径向模，波动能量集中在氦离子自旋频率以下，表现出典型的电磁离子回旋波(EMIC waves)的特征。　　 我们对以上观测现象给出了相应的解释：由于磁场中的波动发生在离子的自旋频率附近，波与离子发生了波粒相互作用，导致第一绝热不变量的破坏。离子因此被非绝热加速或者减速，视离子的初始能量和初始自旋相位而定。离子的能量或升高(如果被加速)或降低(如果被减速)，表现在能量－时间谱图中就形成了在某一个特定能量段的离子通量突然降低或者说缺口结构。而在更高的能量段出现的质子(>28 keV)和氦离子(>138 keV)即是被加速后的离子。通量缺口中的零星离子是从磁尾注入的，也经过了非绝热加速。理论研究曾经给出过离子非绝热行为的方程描述，我们将实测参数代入方程，发现解析结果非常完美的解释了我们观测到的离子在不同能量段的通量变化以及零星离子的自旋相位的特殊分布形态。前人的模拟工作指出磁尾北侧的离子在经过非绝热加速后，在地向注入的同时投掷角将变化到130°到180°之间，这是由于离子在镜像点的反射作用造成的。这一结果与我们观测到的零星离子的投掷角特征非常吻合。以上的观测和分析充分证明离子自旋频率附近的波动确实可以通过非绝热加速机制对离子产生作用。这一观点补充了以往对非绝热加速的认识。因为以往的观点一直认为离子非绝热加速的条件是磁场偶极化的时间尺度与离子的自旋周期相近，本论文的研究证明磁场中的波动如果与离子自旋频率相近也可以造成同样的效果。而由于磁场波动的周期远远低于偶极化的周期，磁尾离子的非绝热加速可以发生在更加靠近地球的区域，比如环电流区域。本论文报道的能谱图中的特殊的通量结构可以用于识别离子的非绝热加速行为。　　 第二个部分：我们探讨了地磁场对太阳风动压脉冲的响应。2005年8月24日，Gcotail卫星在磁层项观测到了剧烈的太阳风动压脉冲，紧接着双星计划TC－1和TC-2卫星也在磁层内看到了明显的响应。我们利用15个地磁台站的高精度数据研究了脉冲尾期动压的急剧降低造成的高纬度极区的地磁脉动。结果表明太阳风动压的急剧降低可以在全球范围内造成频率范围在4.3-11.6 mHz的波动。波动表现出明显的场线共振的特征(FLR)：能谱密度(PSD)的峰值集中在共振磁力线对应的纬度；而在其两侧台站波的极化情况刚好相反；波动频率随着纬度的降低而升高。共振的基频(即能谱密度的峰值对应的频率4.3－5.8 mHz)随着磁地方时的变化而变化，最高频率出现在日侧正午附近。这是由于磁层空腔的大小是随着地方时变化的，而在正午最小。同时观测到二次谐波出现在10 mHz附近，日侧的谐波能量最强，随着地方时逐渐转向夜侧波的能量也大幅度衰减。另外我们将太阳风动压在突然增强和减弱时对应的地磁脉动进行了对比，由于动压的增减直接导致磁层顶位置的移动和磁层大小的变化，对比结果表明地磁脉动的频率与磁层空腔的大小呈反相关。由于我们观测到的场线共振是由可压缩的空腔模/波导模波激发的，而磁层空腔的大小又与磁地方时有关，可见，磁层空腔/波导中的共振频率不仅由太阳风参数决定，也与观测点的磁地方时有关。