Delikatna korona słoneczna świeci jasno podczas całkowitego zaćmienia Słońca.
(Zdjęcie: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / Ľubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)
W Ameryce Południowej miliony oczu zwrócą się w przestworza, gdy księżyc porusza się przed słońcem, aby przedstawić dzisiaj zaćmienie Słońca (2 lipca). Podczas gdy prawie cały kontynent ujrzy księżyc pokrywający co najmniej część słońca, skywatcherzy w niektórych częściach Chile i Argentyny doświadczą kilku chwil zmierzchu w ciągu dnia, gdy księżyc całkowicie przesłoni słońce w całkowitym zaćmieniu Słońca.
Ale podczas gdy większość skywarianów zanurzy się w budzącym podziw widoku, niektórzy zwrócą bardziej krytyczne, naukowe spojrzenie na to wydarzenie. Zaćmienie odbędzie się nad Obserwatorium Cerro Tololo Cerro Tololo w północnym Chile, gdzie pięć zespołów naukowców będzie badać atmosferę Słońca i Ziemi podczas zaćmienia, aby uzyskać trudno dostępne tylko obserwacje w ulotnych chwilach ciemności w ciągu dnia.
„2 lipca fundusze NSF umożliwią naukowcom wykorzystanie cennej okazji całkowitego zaćmienia Słońca do zbadania korony słonecznej” - powiedział w oświadczeniu dyrektor programu NSF David Boboltz. Słońce pozostanie ukryte przez teleskop przez 2 minuty i 6 sekund.
Podczas gdy Księżyc często porusza się przed częścią Słońca podczas częściowych zaćmień Słońca, które występują średnio kilka razy w roku, Słońce jest całkowicie blokowane podczas całkowitego zaćmienia Słońca. Różnica między całkowitym zaćmieniem Słońca a częściowym zaćmieniem, nawet gdy 99% Słońca jest osłonięte, jest dramatyczna i może pozwolić na szerszy zakres eksperymentów naukowych. Gdy ciało Słońca jest całkowicie zablokowane, nieuchwytna wewnętrzna korona staje się widoczna.
Korona zbudowana z niezwykle gorących gazów jest tajemniczo gorętsza niż powierzchnia Słońca. Pomimo wysokiej temperatury jest on miliony razy ciemniejszy niż widzialne ciało Słońca, ze względu na jego delikatną naturę. Badanie korony może ujawnić wgląd w pogodę kosmiczną generowaną przez słońce, co może mieć znaczący wpływ na Ziemię.
Oprócz wykonywania cennej nauki, każdy zespół nakreślił plan zasięgu zaćmienia, w który zaangażowani są lokalni studenci chilijscy i zagraniczni, astronomowie amatorzy i ogół społeczeństwa.
Dziesięcioletni eksperyment
W latach 90. amerykański astronom Jay Pasachoff rozpoczął program obserwacyjny, który odtąd kontynuuje monitorowanie zmieniającego się słońca. Mierząc obecny kolor, kształt i temperaturę korony, naukowcy mają nadzieję na lepsze zrozumienie erupcji i streamerów pochodzących ze słońca.
Pasachoff, profesor astronomii z Williams College w Massachusetts, jest jednym z trzech mężczyzn, którzy pobili rekord w obserwowaniu najbardziej całkowitych zaćmień Słońca. Podróżował po świecie, aby obserwować 70 zaćmień Słońca, w tym 34 całkowite zaćmienia Słońca.
„Każde spojrzenie Słońca podczas całkowitego zaćmienia Słońca - zaledwie kilka minut co około 18 miesięcy - daje nam inny zestaw funkcji do obejrzenia”, powiedział Pasachoff w oświadczeniu.
Obserwacje cech Słońca mogą pomóc w lepszym zrozumieniu wyrzutów masy koronalnej (CME), erupcji wyrzucanego naładowanego materiału z powierzchni Słońca. Gdy grudki te przemieszczają się na zewnątrz w przestrzeni, mogą zderzać się z planetami takimi jak Ziemia i oddziaływać z ich polami magnetycznymi. W 1859 r. Superstorm słoneczny znany jako zdarzenie Carringtona spowodował wstrząsy elektryczne i zwarcia wzdłuż przewodów telegraficznych, umożliwiając nawet działanie telegrafów odłączonych od źródła zasilania. Podobne wydarzenie dzisiaj, w znacznie bardziej elektronicznym świecie, może mieć znaczące konsekwencje.
Zespół Pasachoffa zbada również duże struktury koronalne zwane streamerami, spiczaste regiony pojawiające się na większości zdjęć korony. Ponieważ całkowite zaćmienie Słońca w 2019 r. Ma miejsce podczas stosunkowo cichej części 11-letniego cyklu aktywności Słońca, zapewni rzadki widok słonecznych pióropuszy polarnych, kępek otwartych pól magnetycznych wytwarzanych na biegunach północnych i południowych Słońca.
„Nie mogę się również doczekać porównania naszych obserwacji korony wykonanych podczas zaćmienia ... z przewidywaniami, które koledzy poczynili przed zaćmieniem na podstawie pola magnetycznego Słońca i plam słonecznych w poprzednim miesiącu” - powiedział Pasachoff. Prognozy i obserwacje zostaną połączone w obrazach komputerowych po zakończeniu zaćmienia.
Temperatura słońca zmienia się również w cyklu 11-letnim. Mierząc przegrzane żelazo w koronie, zespół będzie mógł zmierzyć całkowitą temperaturę korony, aby zbadać, jak zmieniała się ona w czasie.
„Solar Wind Sherpas”
Drugi zespół naukowców, znany jako „Słoneczne Szerpy”, zbada koronę słoneczną z trzech różnych miejsc w Ameryce Południowej. Grupa ta, kierowana przez astronoma Shadię Habbal z University of Hawai'i, będzie badać słońce z Cerro Tololo i dwóch innych miejsc w Argentynie. Oprócz zwiększenia szans na obserwowanie słońca przy dobrej pogodzie, posiadanie wielu miejsc pozwoli także badaczom zmierzyć zmiany w strukturze koronalnej, które zachodzą w bardzo małych skalach czasowych.
Plan nie jest nowy. Zespół Habbai zastosował podobną strategię podczas całkowitego zaćmienia Słońca nad Stanami Zjednoczonymi 21 sierpnia 2017 r. Ich celem jest zwiększenie zestawu instrumentów używanych w obserwacjach oraz badanie różnych długości fal, które nie zostały jeszcze zbadane.
Astronomowie planują zastosować obrazowanie na wielu długościach fali i pomiary spektroskopowe, które rozbijają światło na długości fal składowych, aby wykryć skład chemiczny, temperaturę, gęstość, ruch niezwiązany z ciepłem i odpływy różnych części korony. Każdy atrybut będzie badany w pobliżu powierzchni Słońca, gdzie następuje największa zmiana w polu magnetycznym Słońca, a gdzie wiatr słoneczny i wyrzuty masy koronalnej rodzą się i odrywają od Słońca.
Habbal powiedział, że zaćmienie jest wyjątkowe ", ponieważ występuje późnym popołudniem, a słońce będzie na bardzo małej wysokości. Ponadto słońce znajduje się w pobliżu minimum słonecznego, więc rozkład struktur w koronie słonecznej będzie inny niż dwa lata temu . ”
„Wielkie osiągnięcie dla nauki obywatelskiej”
Astronomowie z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego w Japonii utworzą także wiele stacji do badania zaćmienia. Zespół Yoichiro Hanaoki przeprowadzi obserwacje korony blisko powierzchni, regionu niewidocznego dla kosmicznych obserwatoriów, takich jak NASA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) i Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). Łącząc obrazy naziemne z obrazami uzyskanymi z kosmosu, Hanaoka i jego koledzy będą mogli stworzyć kompletny obraz korony.
Zespół Hanaoki nie będzie w całości składał się z profesjonalistów.
„Będziemy współpracować z obserwatorami amatorami, szeroko rozpowszechnionymi na całej ścieżce zaćmienia w Chile i Argentynie, w celu organizowania obserwacji w wielu miejscach” - powiedział. Połączenie tych wszystkich obserwacji pozwoli rzucić okiem na zmiany zachodzące w czasie przez koronę. „To będzie wielkie osiągnięcie dla nauki obywatelskiej” - powiedziała Hanaoka.
Projekt polaryzacyjny
Pole magnetyczne korony i zawarte w niej struktury odgrywają fundamentalną rolę w pogodzie kosmicznej. Pomiar orientacji słonecznego pola magnetycznego może pomóc w prognozowaniu tego, co napędza kosmiczne zdarzenia pogodowe, takie jak CME. Jednak wiarygodne pomiary pola magnetycznego pozostają wyzwaniem.
Aby zmierzyć pole magnetyczne Słońca, naukowcy muszą zmierzyć polaryzację światła pochodzącego od Słońca. Podobnie jak spolaryzowane okulary przeciwsłoneczne, polaryzatory w teleskopach słonecznych filtrują światło, które nie pasuje do ich orientacji.
„Obracając te polaryzatory, możemy złożyć kształt pola magnetycznego na słońcu” - mówi Paul Bryans, badacz z University Corporation for Atmospheric Research, który poprowadzi projekt do badania pola magnetycznego Słońca. „Pomoże nam to zrozumieć, jakie typy konfiguracji pola magnetycznego mogą prowadzić do zdarzeń erupcyjnych” - powiedział.
Z powrotem na ziemi
Podczas gdy pierwsze cztery zespoły NSF zwrócą oczy w stronę słońca, piąty utrzyma widok mocno na Ziemi. Zespół pod kierownictwem Miquela Serra-Ricarta, badacza z Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) w Hiszpanii, zespół zbada zmiany temperatury atmosfery ziemskiej, zwłaszcza jonosfery - górnej warstwy, która leży około 50 do 600 mil ( 80 do 1000 kilometrów) nad powierzchnią Ziemi - gdy cień księżyca przemieszcza się nad obserwatorium.
„Całkowite zaćmienie Słońca powoduje powstanie szerokiego, okrągłego obszaru ciemności i znacznie zmniejszonego światła słonecznego, które przemieszcza się przez ziemską atmosferę stosunkowo wąską ścieżką w ciągu dnia” - powiedział Serra-Ricart. „Jego wpływ na intensywność promieniowania słonecznego jest niezwykle podobny do tego, co dzieje się o wschodzie i zachodzie słońca, i powoduje zmiany w atmosferze ziemskiej, którą chcemy zmierzyć”.
Zespół będzie śledził, ile i jak szybko temperatura spada w cieniu, gdy Ziemia jest całkowicie zakryta przez słońce. Będą również śledzić zmiany w jonosferze, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób wpływa ona na odbiór radiowy w nocy na duże odległości.
Chociaż cień księżyca wytworzy krótką nocną jonosferę, różni się od zwykłej wieczornej atmosfery.
„Cień księżyca jest stosunkowo mały na Ziemi i porusza się z prędkością naddźwiękową. Prawdopodobnie przyniesie pewne interesujące efekty, które można wykryć w zwykłych radiotelefonach lub małych odbiornikach” - powiedział Serra-Ricart.
To nie będzie pierwszy raz, gdy jonosfera była badana podczas zaćmienia. Podczas zaćmienia Wielkiej Brytanii w 1999 r. Naukowcy zachęcali ludzi do korzystania z radia w celu śledzenia zmian w górnej atmosferze. Naukowcy-obywatele dostroili radiostację w Hiszpanii wykrywalną w Wielkiej Brytanii, aby ustalić, o ile dalej fale radiowe podróżowały podczas zaćmienia.
„Chociaż jonosferyczne efekty zaćmień Słońca były badane przez ponad 50 lat, pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi. Wiemy z grubsza, jak to się dzieje, ale nie dokładnie. Zaćmienie da naukowcom szansę zbadania procesu ładowania i rozładowywania w prawie rzeczywistym czasie. „
Nota redaktora: Jeśli zrobisz niesamowite zdjęcie 2 lipca 2019 całkowite zaćmienie Słońca i chciałbym podzielić się nim z czytelnikami Space.com, wysłać swoje zdjęcia, komentarze oraz swoje imię i lokalizację na adres [email protected].
- Chasing Solar Eclipses: pytania i odpowiedzi z Jayem Pasachoffem
- Oto, czego naukowcy nauczyli się z całkowitych zaćmień Słońca
- Całkowite zaćmienia Słońca: jak często występują (i dlaczego)?
