天体磁场广泛存在于行星、恒星、星系及星系团等各层次宇宙结构中，对天体形成、辐射演化及宇宙线传播起决定性作用。通过法拉第旋转效应、脉冲星偏振测量等技术观测发现，银河系银盘磁场呈逆时针规则分布，星系团则存在数千万光年尺度的微高斯量级磁场。磁场起源存在原初种子磁场与发电机理论放大机制的争议，恒星形成区观测数据支持部分天体磁场的原初起源假说。中国FAST望远镜及国际SKA项目为磁场多尺度研究提供了关键技术支撑。

磁场广泛分布于行星表面、恒星大气、星际介质及星系团际空间，强度跨越9个数量级。太阳光球磁场可达数千高斯，银河系整体磁场强度为2-4微高斯，而星系团磁场通常在微高斯量级。磁场通过洛伦兹力调控等离子体运动，影响恒星形成效率、宇宙线传播路径及活动星系核喷流稳定性。

脉冲星法拉第旋率测量表明，银盘磁场在10kpc范围内呈轴对称逆时针模式，强度随银心距离增加而增强。银晕磁场呈现环向对称分布，局部区域存在垂直银盘方向的磁场分量，但约三分之一区域的磁场特征尚未完全明确。

邻近旋涡星系的射电偏振观测显示，其规则磁场可延伸至10kpc尺度，与旋臂结构高度耦合。在星系团尺度，通过同步辐射与法拉第旋转综合测量，发现存在覆盖数百万光年范围的微弱磁场，部分区域检测到连接星系团的宇宙纤维结构磁场。

磁场能量通过磁流体发电机效应持续放大，但在缺乏能量输入时会因欧姆阻尼逐渐耗散。分子云观测显示，星际介质磁场与弥散星际介质存在继承关系，表明部分磁场结构可维持数亿年时间尺度。

原初起源假说认为早期宇宙量子涨落或相变过程产生纳高斯级种子磁场，而发电机理论主张天体湍流运动放大微弱初始磁场。恒星形成区的毫米波偏振观测显示，分子云大尺度磁场优先沿云核长轴排列，为原初起源提供了直接证据。

法拉第旋转效应通过测量偏振辐射经磁化等离子体后的偏振面旋转，推算磁场强度与方向。塞曼分裂利用光谱线在磁场中的分裂特征，直接测定局部磁场强度。截至2023年，中国500米口径FAST望远镜已实现脉冲星偏振测量精度达0.1角分，为银河系磁场三维重构提供关键数据。国际平方公里阵列射电望远镜（SKA）预计将解析星系团磁场的湍流结构与能量分布细节。