关于近地太阳风中的磁结构,我们主要关注了两类,一类是磁场强度降低的磁洞结构,一类是地球弓激波附近的太阳风热流异常结构。这两类磁结构都是空间中经常被观测到的现象。其中磁洞结构本身的形成机制涉及等离子体不稳定性等基本物理问题,同时也有观点认为太阳风中的线性磁洞又有可能携带了太阳风加热加速的信息；而弓激波附近太阳风热流异常事件是太阳风间断面和磁层弓激波相互作用的产物,并且当它到达磁层顶后可能会引起磁层的扰动,因此研究它的特性和演化过程,对于探索太阳风与磁层的相互作用等重要问题具有一定的参考意义。Cluster卫星计划的成功实施,及其特殊的四面体构型,为我们开展相关的研究工作提供了有力的支持。在本论文第一章(绪论)中,我们介绍了磁洞和太阳风热流异常结构,并针对它们的产生机制和演化特性,介绍并讨论了前人工作的进展和存在的问题。在第二章中,我们介绍了Cluster卫星及其搭载的科学仪器(主要介绍FGM和CIS仪器)的相关信息、用以计算空间结构速度和法向的Timing方法、以及如何估算速度和法向的误差,并简单介绍如何使用Cluster卫星的原始速度分布数据来计算等离子体的密度、速度等矩(moments)数据。对于我们所关注的第一类磁结构,即磁洞,它是如何形成的,尽管人们在观测和理论上都做了大量的探讨,但是关于其产生机制,目前仍不清楚。比如,有关线性磁洞的产生机制,人们讨论较多的是镜像模不稳定性,也有人为了解释在镜像模稳定的环境中观测到的线性磁洞发展了孤波近似理论。那么,线性磁洞的产生机制究竟是镜像模还是孤波,或者是否存在其它可能的机制,这有待于进一步的研究。另外,线性磁洞与非线性磁洞是否由同一种机制产生的,以及磁洞是在哪里产生的,这些问题目前仍不清楚。本论文的第三章到第五章,是有关近地太阳风中磁洞的研究工作。在第三章中,我们利用Cluster-C1卫星数据,统计研究了1 AU处太阳风中的线性磁洞的出现率和几何形状,得到线性磁洞的出现率约为3.7个／天,结构的几何形状符合椭球状。通过与前人在0.72 AU处的观测结果对比,发现1 AU处太阳风中线性磁洞的出现率和几何形状均变化不大,因此推测线性磁洞在0.72 AU之前已经形成并已发展成熟。在第四章中,利用2001-2009年近一个太阳活动周期的数据,统计研究了近地太阳风中磁洞事件(包括线性磁洞列、非线性磁洞列、线性非磁洞列和非线性非磁洞列事件)的磁场和等离子体特性。通过对比太阳风各参数的平均分布情况,发现线性磁洞列事件更容易在低磁场、高密度、高等离子体β区域产生,而非线性磁洞列事件更容易在低磁场、低密度、高等离子体β环境中产生,因此推测这两类事件有不同的产生机制。通过统计与ICME和CIR相关的线性磁洞列和非线性磁洞列事件,发现在CIR中观测到的线性磁洞列(非线性磁洞列)事件占其总数的25%(25%),因此推测CIR可能是这两类磁洞的重要源区。另外,发现在太阳活动高年,ICME中的线性磁洞列(非线性磁洞列)事件约占当年线性磁洞列(非线性磁洞列)总数的20%(20%),因此推测ICME可能是太阳活动高年磁洞列事件的重要源区,而在太阳活动低年,ICME事件较少的情况下,它们的出现率并未减少,因此推测在太阳活动低年,存在其他可能的源区。另外,通过对比磁洞列和非磁洞列事件磁场和等离子体特性,发现两者的产生条件不同,因此推测它们的产生机制不同。在第五章中,我们研究了线性磁洞在太阳风中的传播特性,在挑选出的47个结构保持稳定(误差范围内,两边界以相同的速度沿同一个方向运动)的线性磁洞事件中,发现有27个线性磁洞与太阳风是冻结的,这些事件很可能是镜像模不稳定性产生的,而另外的20个线性磁洞在太阳风参照系中是传播的,它们应该不是镜像模不稳定性产生的,可能是孤波结构。我们关注的另一类磁结构是弓激波附近的太阳风热流异常事件。太阳风热流异常事件的主要特征是内部存在被加热的等离子体和物质流的偏转。一般认为,这些事件是由太阳风间断面(电流片)与行星的弓激波相互作用产生的。太阳风间断面与弓激波相互作用的过程中,离子被加热加速,并被反射回来,聚集在间断面附近而形成高温高压区域,引起结构内外压力不再平衡,向外扩张。那么,太阳风热流异常事件如果膨胀,它的膨胀速度是多少呢?此外,这些事件一定会膨胀吗?实际上,处于演化的早期阶段的太阳风热流异常事件,其内部存在两股可区分的离子流,即太阳风的入射流和反射流。然而,之前人们在计算温度和压强时,对处于演化早期阶段的太阳风热流异常事件并没有区分两种成分,这很容易引起观测结果的偏差并导致错误的结论。在本论文的第六章中,我们通过计算并比较太阳风热流异常事件两边界的速度,研究了这些结构的传播特性。我们挑选出了21个前后边界都很清晰的事件。利用Timing方法计算事件边界速度,并估算其误差后,我们发现有4个事件在收缩,5个在膨胀,还有12个结构保持稳定,这与之前人们认为结构总是在膨胀的理论预期以及简单的观测均不同。利用原始的速度分布数据,通过积分,重新分别计算两股流的密度、速度、热压和磁压之后,我们发现,热压与磁压之和变化与结构的演化特性符合的较好。进一步考虑两股流的动压对边界的影响后,通过计算比较事件前边界两侧以及后边界两侧的总压(热压、磁压与动压之和)变化,我们发现有70%的事件总压变化符合结构的伸缩特性。