自2025年7月起,欧洲空间局(ESA)的Proba-3双星已制造57次人工日食。迄今,任务已收集超250小时太阳大气(日冕)高分辨率视频,观测时长相当于地球约5000次日全食观测活动总和">自2025年7月起,欧洲空间局(ESA)的Proba-3双星已制造57次人工日食。迄今,任务已收集超250小时太阳大气(日冕)高分辨率视频,观测时长相当于地球约5000次日全食观测活动总和">Proba-3科学:惊人高速的太阳风的配图自2025年7月起,欧洲空间局(ESA)的Proba-3双星已制造57次人工日食。迄今,任务已收集超250小时太阳大气(日冕)高分辨率视频,观测时长相当于地球约5000次日全食观测活动总和
但科学发现更令人振奋:首次能精细追踪太阳物质在空间天气起源地——内日冕中的运动。近期发表于《天体物理学杂志快报》的首批结果显示,内日冕中的太阳风结构速度可达科学家此前预估的3至4倍。
此前,地球观测日全食是研究内日冕的最佳方式:月球遮挡太阳直射光后,摄影师可捕捉日冕细节,但日全食平均每18个月一次,全食阶段仅数分钟。Proba-3通过双星超精确编队飞行制造人工日全食:“掩星器”航天器像人造月球遮挡直射光,使“日冕仪”航天器观测日冕;其搭载的ASPIICS日冕仪可观测至距太阳表面7万公里处(太阳半径的1/10),无其他天基日冕仪能在如此近的距离观测日冕粒子散射光。
ASPIICS每分钟拍摄1-2张图像,合成视频揭示内日冕此前未被观测到的运动。ESA Proba-3项目科学家Joe Zender指出:“这些复杂运动从未在如此低高度的内日冕光学波段被观测到。”太阳除发光外,还喷射粒子流(太阳风),Joe补充:“我们能追踪太阳风在近太阳处的加速过程,覆盖Proba-3视场全域,已发现超出预期的速度与加速度。”
太阳风类似地球风,有快慢、平稳/阵性之分:快太阳风通常来自冕洞(磁结构)的平稳流;慢太阳风多变阵性,理解难度更大。科学家认为,慢太阳风由太阳磁场线重联(连接变化、合并分离)产生,该过程将等离子体(带电气体)团块推入微光(日冕中明亮大射线)。比利时皇家天文台Andrei Zhukov(ASPIICS首席研究员、论文第一作者)称:“在内日冕这一难观测区域,我们发现慢太阳风阵风速度是预期的3-4倍。”
此前科学家认为,近太阳表面慢太阳风速度约100公里/秒,而Andrei团队追踪到部分等离子体团块速度达250-500公里/秒。其团队图表中,箭头显示等离子体团块在内日冕中远离(右向)或靠近(左向)太阳时的速度变化:上斜箭头表示加速,下斜箭头表示减速,阴影区为测量不确定性。
数据中速度、加速度与运动方向的宽范围分布,解释了慢太阳风难以理解的原因。Andrei表示:“慢太阳风本就不均匀,涉及太阳磁场中大量小尺度结构,ASPIICS让我们得以观测这些结构。”Joe指出:“首批数据只是理解太阳活动漫长旅程的开端,理论专家需将其与日冕磁场、等离子体加速模型对比。”
Proba-3迄今收集的多数数据尚未分析,科学家可利用ASPIICS数据研究日冕与空间天气。核心待解问题包括:太阳风的加速机制是什么?日冕物质抛射如何喷射物质?日冕为何比太阳本身热得多?
Proba-3是ESA首个人造日食任务,2024年12月发射,已实现两项世界首次:首次精确编队飞行,完成轨道首次人工日食。迄今已完成超60次高精度编队轨道,其中57次用于人工日食观测,每次提供数小时科学数据,是天基太阳与太阳物理学研究的重大突破。
Proba-3除ASPIICS外,还搭载两台科学仪器:数字绝对辐射计(DARA)持续高精度测量太阳能量输出,研究其时间变化;3D高能电子谱仪(3DEES)测量地球范艾伦辐射带中电子的数量、起源方向与能量,揭示辐射带在正常及受太阳风/日冕物质抛射影响下的行为。
论文《Proba-3/ASPIICS观测到慢太阳风形成区的普遍小尺度动力学》于2026年3月9日发表于《天体物理学杂志快报》。注1:其他日冕仪如SOHO的LASCO、Solar Orbiter的Metis,观测距离不低于太阳表面0.7太阳半径;SOHO的LASCO C1日冕仪视场与ASPIICS类似(距太阳中心1.1-3太阳半径),但1998年6月失效,其设计导致更多杂散光进入探测器,空间分辨率比ASPIICS差两倍,且每20-30分钟仅拍1张图像;LASCO C2、C3仍运行,用于空间天气监测。