两次爆发，两种截然不同的能量变化
2025年9月14日和16日观测到的两次太阳爆发，让班加罗尔的科学家及其国际合作者得以更深入地了解从太阳逸出的物质如何在运动、热量和磁场之间分配能量。较快的一次爆发速度约为每秒645公里。较慢的一次速度约为每秒145公里，却显示出更强的早期扩张，其能量中以热量形式储存的比例也不断上升。
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研究人员结合了印度阿迪提亚-L1和欧洲航天局Proba-3的同步观测。两者的仪器观测了太阳附近几乎相同的区域，但收集的信息类型不同：一台测量热气体发出的光谱，另一台则拍摄图像，呈现爆发的形态和运动。
印度天体物理研究所（IIA）的科学家与欧洲和美国的太阳物理学家合作，利用这些互补的测量结果估算了爆发的质量、密度和能量。这项日冕仪协同观测研究已获《天文学与天体物理学》期刊接收发表，介绍了这两台仪器首次对日冕物质抛射进行同步观测的成果。
日冕物质抛射（CME）是从太阳外层大气日冕中喷出的等离子体和磁场。等离子体是电子从原子中分离出来的气体。了解这些物质在太阳附近的变化，有助于科学家解释爆发在进入太空后如何演变。
这两次事件提供了有价值的比较：较快的CME速度约为较慢者的4.4倍，但两者的差异不止于速度。它们不断变化的密度和能量显示了将图像与热气体测量结合起来的价值。
仪器如何共享观测视野
阿迪提亚-L1搭载的可见发射线日冕仪（VELC）研究距太阳中心约1.05至1.5个太阳半径范围内的日冕。Proba-3搭载的太阳日冕偏振与成像探测航天器组合仪器（ASPIICS）观测范围约为1.1至3个太阳半径。
一个太阳半径是从太阳中心到其可见表面的距离。因此，两台仪器在距太阳中心约1.1至1.5个太阳半径的区域内拥有共同视野，也就是太阳表面上方的区域。这个重叠区让研究人员能够比较同一次爆发在靠近起源地时的测量结果。
日冕仪会遮挡明亮的太阳表面，使亮度低得多的周围日冕显现出来。Proba-3由两颗相距约150米飞行的航天器实现这一效果。一颗航天器在另一颗上投下阴影，为观测仪器制造人工日食。
由IIA与印度空间研究组织（ISRO）合作研发的VELC提供光谱观测。光谱学将光按波长分开，使科学家能够检查热物质发出的特定信号。ASPIICS则提供白光日冕图像以及日冕绿色发射线的图像。
为何早期阶段难以测量
内日冕是追踪爆发的困难区域，因为必须在太阳明亮的圆面附近观测微弱的逸出物质。以往的空间仪器在追踪微弱CME的早期发展方面成效有限，因此有关其能量如何变化的测量存在空白。
ISRO在2026年10月16日发布的声明中介绍了结合两台仪器的价值。该机构解释说，VELC提供光谱观测，ASPIICS则对日冕中几乎相同的区域进行成像：
与单艘航天器的观测相比，这些联合观测让我们得以更深入地了解CME的演变。
研究人员分析了2025年7月至12月的观测资料。在这段时间内，他们仅发现两次由两台仪器同时记录的CME，分别发生于9月14日和16日。VELC捕捉到两次爆发的早期阶段，提供了与ASPIICS图像互补的测量结果。
图像和光谱各自揭示的信息
ASPIICS白光观测使研究团队得以估算爆发的质量、体积和数密度。数密度描述单位体积内粒子的数量。追踪这些量随爆发升高而发生的变化，有助于了解其中的物质是否正在扩散、变得更稀薄。
图像还提供了CME形态和运动的估算结果。这些测量数据用于计算动能，也就是运动物质携带的能量。质量和速度都很重要：速度相同时，质量越大的爆发携带的动能越多；而速度增加的影响尤其显著。
VELC观测了铁的绿色发射线，即波长为5303埃的Fe XIV谱线。这一信号来自温度约为200万度的气体。通过分析其光谱，研究人员得以独立估算电子数密度、热能，以及爆发的横向范围，也就是沿视线方向横向测得的宽度。
该仪器还测量了发射量这一指标。它与产生观测光线的高温物质的数量和密度有关。研究人员结合这一指标和对发光区域的假设，估算等离子体的物理性质。
尽管观测方法、几何假设和物理计算各不相同，ASPIICS和VELC得出的质量及热能估算结果仍相当吻合。不同方法得出的结果相互印证，为难以直接测量的量提供了有用的校验。
较快的爆发所携带的热量相对较少
9月14日的CME速度约为每秒645公里。其动能与估算的磁能相当，而热能则小得多。热能指气体内部粒子运动所关联的能量，与整个爆发整体运动所具有的能量不同。
研究论文指出，热能比动能低近两个数量级，也就是约为动能的百分之一；对研究结果的公开介绍则称，热能约占总能量的1%。论文具体比较的是热量与运动所具有的能量。
在观测到的早期发展过程中，这次爆发中相对较小的热能成分表明等离子体受热有限。与热量相比，更多能量来自其向外运动和磁场。
较慢的爆发扩张更强
9月16日的CME速度约为每秒145公里。其密度随高度增加而下降的幅度，比9月14日事件更大，表明它在早期扩张更强。随着物质占据更大的体积，单位空间内的粒子数量随之减少。
扩张和向外运动的速度描述的是爆发的不同方面。CME可以在远离太阳时速度较慢，同时扩张得更剧烈。两者都进行测量，有助于说明云团如何变化，而不是仅用一个速度来描述。
这次较慢的爆发也呈现出不同的能量模式。其热能不断增加，直至与动能相当。在观测期间，热量因此成为能量平衡中一个重要组成部分。
在两次CME中，估算的磁能在观测到的高度范围内始终与动能相当或高于动能。磁能是爆发物质携带的磁场所具有的能量。研究人员根据观测到的CME性质以及受观测结果约束、以物理机制为依据的假设，计算了磁能。
这项比较表明，同时测量多种性质的价值。速度很快就区分了两次事件，但密度和热能测量进一步揭示了它们的差异：较慢的爆发扩张更强，其热能相对于运动所具有的能量也大幅增加。
从任务发射到联合观测
两项任务均搭乘印度运载火箭进入太空，但采用了不同的太阳观测方式。阿迪提亚-L1是印度首个专门的太阳探测任务。Proba-3则是欧洲任务，利用两艘航天器的精密编队飞行创造观测条件。
- 2023年9月2日：阿迪提亚-L1搭乘PSLV-C57发射升空。
- 2024年1月6日：阿迪提亚-L1进入日地L1点周围的晕轨道，可持续观测太阳。
- 2024年12月5日：Proba-3搭乘PSLV-XL从斯里赫里戈达发射升空。
- 2025年7月至12月：研究人员分析了这一观测时段，并在其中确认了两次CME的同步记录。
- 2025年9月14日和16日：VELC和ASPIICS观测了研究分析的两次爆发。
- 2026年10月16日：ISRO发布声明，介绍联合观测成果。
共同视野在科学上将两项任务联系起来。VELC提供太阳附近高温等离子体的信息，ASPIICS则为重叠区域成像，并将观测范围延伸至更远的日冕区域。
这项研究如何改变我们对太阳天气的认识
CME不仅与太阳物理学有关，因为朝地球方向的爆发可能引发地磁暴。这些扰动会影响卫星、导航和通信。因此，研究人员需要了解爆发抵达更广阔的太空环境之前，其性质如何演变。
这项研究补充了此前难以观测的早期阶段测量数据。它在同一项分析中纳入质量、密度、扩张和多种形式的能量，并使用不同方法获取的仪器数据进行独立估算。这为科学家检验有关CME演变的解释提供了更多依据。
这两次事件也为太阳附近不同的能量演变过程提供了具体实例。一次速度快，热能相对较少；另一次速度较慢、扩张更强，其热能则增加至与动能相当。爆发模型需要考虑此类差异。
这项研究聚焦于这两次CME及其早期演变。研究人员没有宣布任何业务化预报服务，也未公布将研究结果用于预报的时间。眼下的成果是获得了一套更完整的测量数据，用于研究太阳爆发如何获得并重新分配能量。
要点
- 阿迪提亚-L1和Proba-3于2025年9月14日和16日记录了同两次太阳爆发。
- 两次爆发的速度分别约为每秒645公里和每秒145公里。
- VELC的光谱观测与ASPIICS的成像提供了太阳附近物质的互补测量数据。
- 根据研究论文，较快的CME热能约为其动能的百分之一。
- 较慢的CME扩张更强，热能也增加至与动能相当。
- 两次事件中，估算的磁能均与动能相当或高于动能。
- 研究结果为了解太阳爆发的最早阶段提供了新的测量数据。
