日地空间
太阳和地球相距1.5亿千米。在这广阔的空间里，有什么形态的物质有哪些自然现象它们与人类的生活有什么关系？这些问题很早就引起了人们的兴趣。可是真正成为一门独立的学科，还只是近几十年的事。以前对日地空间的认识，只能通过在地面上做些间接的观测，所获得的认识比较有限，而且粗糙、片面。自从有了火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间站、航天飞机等新的技术手段，人类才有可能直接深入到外层空间里去探索。今天，我们已经在日地空间中发现了许多出乎意料的现象，大大丰富了我们对这个空间环境的认识。
日地空间大体可以划分为两个势力范围：一个属于地球，一个属于太阳。地球的势力范围很小，只有它附近的几十万千米，不到日地距离的1％，其余的范围全属于太阳。古希腊的亚里士多德曾经主张，月亮以下是地的世界，月亮以上是天的世界。如果把这个界限作为日地空间两个范围的分界线，在今天来看，大体还是正确的。不过亚里士多德接着说，天界是由一种地上没有的、神秘的“以太”构成的，这就完全错了。
天体物理早就证明，构成太阳、恒星以至更遥远的星系的物质丝毫也不神秘，空间的直接探测更证明了在月亮之上的空间中，充满着一种电离了的气体。电离气体由正离子和电子构成，它的行为与通常的固态、液态和气态是大不相同的，故人们把它称为物质的第四态，给了它一个名字——等离子体。等离子体能导电，能够维持自己的磁场，还可能产生电磁波。实际上，在地球表面50千米以上就存在由等离子体组成的电离层。
地球就是在这样一种等离子体环境中环绕太阳运行的。这种等离子体介质的密度是每立方厘米10个粒子。大家知道，大气在海平面处的密度是每立方厘米。27×10+{18}个分子。所以在行星际空间，物质密度几乎是等于零的。如果以为如此稀薄的介质不会有什么作用，那就大错特错了。正是这种稀薄气体和磁场的相互作用，产生了形形色色的效应，如对无线电通信的干扰等。
现在知道，日地空间中的这种等离子介质是太阳以“风的形式”吹出来的。那么太阳风是怎么来的呢它有什么性质呢太阳经常会发生一些闪光。
天文学家仔细地研究了太阳的闪光，发现在这些爆发中显然有炽热的氢被抛得远远的，其中有一些会克服太阳的巨大引力射入空间。氢的原子核就是质子，因此太阳的周围有一层质子云(还有少量复杂原子核)。1958年，美国物理学家帕克把这种向外涌的质子云叫做“太阳风”。
向地球方向涌来的质子在抵达地球时，大部分会被地球自身的磁场推开。不过还是有一些会进入大气层，从而引起极光和各种电现象。向地球方向射来的强大质子云的一次特大爆发，会产生可以称为“太阳风暴”的现象，这时，磁暴效应就会出现。
使彗星产生尾巴的也正是太阳风。彗星在靠近太阳时，星体周围的尘埃和气体会被太阳风吹到后面去。这一效应也在人造卫星上得到了证实。像“回声一号”那样又大又轻的卫星，就会被太阳风显著吹离事先计算好的轨道。
地球防线
太阳风中的主要成分是电子和质子，也有少量氦离子。因为它是一种等离子体，所以太阳风夹着磁场。由于太阳本身也在自转，太阳风等离子体和磁场都呈螺旋线形向外延伸。太阳风中还存在着各种大小不同的结构，如高速粒子流、行星际激波、磁流波引起的起伏、等离子体湍流等，它们与太阳本身的活动密切相关，并对地球附近的环境有着显著影响，如产生地磁暴、极光、电离层暴等地球物理现象。同时，太阳风中那些太阳爆发时发出的高能粒子流，还能摧毁有机体，那么，地球上的人类为何很少受到太阳风的影响呢？
原来，地球设置了一道道防线，把不利于生命的成分都挡在外面，同时也大大减弱了太阳风可能地加于人类的伤害。
第一道防线是地球磁场构成的。在地面现象中，地磁场的效应是很小的，只有用指南针时才会感到它的存在。但是，在地球上空1 000千米以上直到数万或数十万千米的范围，地球的磁场起着主宰作用。因为在那样的地方，物质都处于等离子体状态，磁场对带电粒子的作用比地球的引力作用要强得多。整个由地球磁场控制的区域叫做磁层。对于太阳风来说，磁层就是一堵挡风的墙。太阳风受阻于磁层，大多数太阳粒子只能沿着磁层的外围滑走而不能进入地球。而磁层在太阳风的冲击下也形成一种“拖着长尾巴的水滴”形状，在向阳的一侧，它只能延伸到10倍地球半径处，而在相反的方向上则可以延伸到30倍地球半径处。由于太阳的活动，会产生太阳风中的阵风，磁层与太阳风的界面弓形激波也会随风的强弱而进退。
地球磁层及其作用在磁层以下，是地球的第二道防线，这就是地球的大气。阳光中的有害成分主要是靠大气来阻挡的。地球的大气从地面一直延伸到大约500千米的高度。日常熟悉的风云雷雨现象，只发生在大气底层十多千米的高度以下。上层大气的物理性质与底层很不一样。在50千米以上的高空，空气相当稀薄，由于阳光的照射，形成了电离层。电离层削弱了太阳辐射中的有害成分。剩余的紫外线由臭氧层来消灭。在电离层以下的区域，由于太阳辐射的作用，在大气中产生了微量臭氧。尽管臭氧的含量只占空气的四百万分之一，但它吸收紫外线的本领却很强，以致太阳辐射中的紫外线很少能到达地面。在地球的早期，大气中缺乏氧，也就不会有臭氧层，那时，地面上很难维持生命现象。有的演化理论猜想，那时生命现象都发生在水里，因为水也是吸收紫外线的有效物质。对地球早期生物化石的研究证实了这一点。最近几十年来，由于制冷剂氟里昂的大量应用，而氟里昂是高挥发性物质，极易泄漏到空气中，加之它的比重小，逐步上升到臭氧层，致使臭氧还原成氧，从而大大降低了臭氧的浓度，致使两极地区的臭氧空洞越来越大，已经开始危及地球生命，所以保护臭氧层就是保护人类自身。
太阳研究新进展
近二三十年来，太阳风的观测与研究有了长足进展。在地面上，可以使用无线电方法，例如，用射电望远镜测量射电天体发末的无线电信号的闪烁，推测太阳风的结构和运动状态；在空间，可以用多颗人造飞行器直接地、连续地对太阳做多点实地取样。空间大国或集团不但对地球轨道附近的太阳风不断做探测，也探测了太阳极区发出的太阳风。
即使太阳不“发脾气”时，太阳也在不断地对地球“吹风”。太阳风不停地向外吹，实际上意味着太阳不断地向外抛射物质。据估计，太阳由于吹出太阳风，每秒钟约损失420万吨的物质。我们不必对这个数字大惊小怪，因为这点儿质量对太阳来说不过是九牛一毛，从太阳形成至今，由于向外吹风而失去的质量，仅仅占太阳全部质量的万分之一。还记得美丽的日冕吗？太阳风就是日冕高温膨胀而向外抛出的粒子流，由质子和电子组成，平均速度是每秒400千米。当耀斑活动时，太阳风也会“兴风作浪”，此时的太阳风与平时不同，组成物质不是质子和电子，而是氢核和氦核，平均速度也提升到每秒1 000～2 000千米。每年都会出现十来次太阳风极强烈的情况，这时抛出的粒子速度高达15万千米。
太阳风距我们如此近，对地球环境又这么重要，但是我们对太阳风并无充分的了解。至今我们还不清楚为什么太阳风能被加速，我们还不能准确预测在空间何处与何时会有何种太阳风与我们相遇，以及定量上对地球环境的扰动效果。许许多多有关太阳风和日地空间的问题，将成为我们进入21世纪时面对的挑战。