日地空间环境作为人类生活的“第四环境”,越来越被人们所重视。剧烈的太阳活动会引起地球空间环境的剧烈变化,严重影响卫星导航、地表通讯以及人类生活。据研究,所有空间天气事件的背后,都离不开能量的输运和转换。因此,研究日地空间环境中的能量输运和转换对正确认识我们的生存环境和开展空间天气预报十分重要。磁场重联是太阳风物质和能量进入磁层的重要机制之一,它是发生在电流结构中的多尺度物理过程。在磁层多尺度（MMS）卫星发射之前,人们只能从流体尺度或离子尺度电流片中研究磁场重联对能量输运和转换的影响。拥有电子尺度正四面体结构的MMS星簇不但观测到了动理学尺度的电流结构,还发现动理学尺度的电流结构往往伴随着爆发性的能量转换,这一过程经常发生在磁通量绳、重联扩散区、重联出流区、开尔文-亥姆霍兹涡旋等结构中。动理学尺度电流结构的基本物理性质有哪些?它们对多尺度相干结构的产生和演化有什么作用?它们对应的非理想能量转换优先发生在哪些区域?是否都与磁场重联相关?这些都是目前很重要但是并未完全研究清楚的问题。在本博士论文中,我们主要利用MMS卫星的高精度探测数据,对日地空间环境中动理学尺度的电流结构进行了研究,主要讨论了与磁通量绳相关的动理学尺度电流结构以及日侧磁层顶伴随着强电流的动理学尺度结构特性,以下是本论文的主要研究成果:1、与磁通量绳相关的动理学尺度电流结构:首次报道了地向传播的磁通量绳与地球偶极场之间发生磁场重联的原位观测证据。MMS卫星在地球磁尾发现了一个不对称的磁通量绳,其前端（负Bz）和地球偶极子场（正Bz）之间存在电子动理学尺度的垂直电流片。通过电子出流和Hall效应等观测证据,发现该垂直电流片正在发生重联,并且卫星穿过了重联扩散区。在此之前,科学家们猜测地向传播的磁通量绳可能会和地球偶极子场之间发生磁场重联,我们的这一观测结果不但首次证实了这一猜想,还提供了近地磁尾中经常观测到的偶极化锋面的另一种形成机制。报道了宏观尺度磁通量绳边缘发生的唯电子重联。MMS卫星在地球磁尾昏侧观测到了一个宏观尺度的高倾斜的磁通量绳,并在磁通量绳边缘观测到了一个动理学尺度电流片,该电流片正在发生导向场重联。有趣的是,离子在整个重联过程中没有任何响应,这类似于在磁鞘湍流中观测到的唯电子重联的特征。通过多事件对比,我们发现与宏观磁通量绳有关的重联往往是唯电子重联,这一过程可以发生在不同的等离子体背景条件下。这一结果为理解空间等离子体中与磁通量绳相关的多尺度耦合提供了新的线索。报道了对应着强平行电流的离子尺度磁通量绳内部的精细结构。研究发现该磁通量绳内部的电子密度,电子温度和电子投掷角分布存在一定的相关性。我们认为该磁通量绳内部连接到磁层和磁鞘的不同拓扑结构的磁力线共存是导致这种相关性的主要原因。MMS卫星为我们研究离子尺度磁通量绳内部的电子特征提供了机会,这对于我们理解离子尺度磁通量绳的三维结构和产生机制具有重要意义。2、日侧磁层顶对应强电流的动理学尺度结构特性统计了日侧磁层顶边界层强电流结构的基本物理性质。我们在日侧磁层顶挑选了约3,600个强电流结构（|J|＞1.2 μA/m2）。结果显示大多数电流结构持续时间很短,对应为电子尺度结构。发生率在靠近地球侧比远离地球侧更高,且多数处于子午线黄昏区域。大多数强电流结构中电流主要由电子携带,且以垂直电流为主。这些结构对应的能量转换（J·E）主要由垂直电流和电场主导,非理想能量转换（J·E’）主要由平行方向主导,并且远大于背景等离子体提供的能量转换。这一项研究说明了日侧磁层顶边界层存在大量的动理学尺度强电流结构,这些结构对磁层顶的能量转换以及太阳风-磁层耦合具有重要作用。统计了日侧磁层顶边界层观测到的300多个高效非理想能量转换事件（J·E’＞4 nW/m3）。结果表明大部分事件发生在动理学尺度结构中,其中大约四分之三的事件为重联事件,并且主要是唯电子重联。重联出流区和开尔文-亥姆霍兹涡旋是最常探测到这些事件的区域,这说明了两者对太阳风-磁层耦合过程中的非理想能量转换的重要性。分析了日侧磁层顶重联扩散区内的冻结条件。结果表明无论是离子扩散区还是电子扩散区,非理想电场和冻结条件具有很好的相关性,进而说明用非理想电场是否为零来判断冻结条件是否被破坏是可靠的。另外,扩散区中冻结条件的平行分量b·(▽×（E+Vs×B）大于垂直分量b ×(▽ ×（E+Vs× B）,这说明在扩散区中,磁压缩或磁膨胀是导致冻结条件破坏的主要因素。这些成果加深了我们对日地空间环境中动理学尺度电流结构的基本特性以及作用的理解,这将帮助我们进一步理解日地空间中的动理学过程以及它们所引起的大尺度空间天气效应。