日冕物质抛射是发生在太阳日冕中的大尺度爆发活动，日冕物质抛射结构传播到行星际空间就称之为行星际日冕物质抛射，对地球和行星空间环境具有重要影响，是主要的灾害性空间天气扰动源。日冕物质抛射的主体一般被认为是低等离子体密度的磁通量绳，如何认识其磁场缠绕程度及分布，以及如何通过成像观测在光学薄的行星际空间中识别和反演出日冕物质抛射结构是空间物理中的重要课题。中国科大汪毓明教授团队，长期从事该方向的研究，在自然科学基金项目的支持下，近五年内取得了显著进展。

汪毓明等人开发了速度修正的均匀扭缠非线性无力场磁通量管模型，并应用于卫星观测到的行星际磁通量绳结构。他们对2014年2月下旬的一次日冕物质抛射开展了多卫星联合观测（图1左），发现该磁绳结构的扭缠程度随传播距离的增大而增加，结合其演化过程中发生的侵蚀现象，首次提出了磁绳内部内紧外松的缠绕特性。汪毓明等人还对行星际空间中115个磁绳结构进行了统计研究（图1右），发现行星际空间中大尺度磁绳的总缠绕度的上限由两倍的纵横比决定，这样的结果表明磁绳可以高度扭缠并且磁绳内圈可以缠得比外圈更紧。这些结果为进一步深入理解行星际日冕物质抛射的形成机制和爆发过程提供了重要的线索。相关成果发表在国际期刊《JGR –Space Physics》上，两次入选编辑推荐的亮点成果。

图1  （左）对2014年的一次行星际磁云事件的多飞船观测分析，发现磁绳内部磁力线的缠绕内紧外松（Wang et al., JGR, 123, 3238-3216, 2018）。（右）对上百个行星际磁云事件开展了均匀扭缠的磁通量绳拟合研究，获得了磁绳缠绕度的统计分布，并进一步发现了行星际磁通量绳缠绕度上限与其半径的关系（Wang et al., JGR, 121, 9316-9339, 2016）。

日冕物质抛射作为太阳风中最主要的扰动结构，长期以来一直缺乏三维形态反演的好方法。汪毓明教授团队开发了一套基于双视角成像观测的相关分析方法，利用同一密度扰动结构在双视角成像图中的局部相似性，构建三维相关系数图，重构太阳风密度扰动结构的三维空间分布（图2）。

图2  发展了相关分析方法，通过内日球层空间的双视角成像图重构太阳风扰动结构（Li et al., JGR, 2020）。

基于太阳风扰动结构的双视角重构方法，从科学目标的凝练、探测方案的设计和可行性、科学载荷的配置、预期科学产出等方面自主提出了环日全景探测计划（图3），探索太阳内部结构和太阳活动周的起源、太阳爆发活动的起源、太阳风扰动结构的起源以及灾害性空间天气的起源。这将助于推动我国太阳和空间物理以及深空探测的进一步发展。

图3  基于太阳风扰动结构的双视角重构方法，结合其他科学目标，自主提出了环日全景探测计划（Wang et al., Sci. China Tech. Sci., 2020）。

五年来，汪毓明教授团队共发表相关SCI论文近50篇，包括8篇各类亮点成果。培养博士后2人、博士5人，其中获中国科学院优秀博士学位论文奖1人。汪毓明教授获得2018年度教育部自然科学一等奖、2019年首届科学探索奖等奖项和荣誉，团队成员刘睿教授2019年获杰青资助，郭静楠教授和张全浩副研究员分别2021年分别入选国家青年创新人才计划和中国科协青年托举工程。