Solens svage korona skinner lyst under en total solformørkelse.
(Billede: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / Ľubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)
I Sydamerika vil millioner af øjne vende sig til himlen, når månen bevæger sig foran solen for at præsentere en solformørkelse i dag (2. juli). Mens næsten hele kontinentet vil se månedækket i det mindste en del af solen, vil himmelkøbere i dele af Chile og Argentina opleve et par øjeblikke af skumring på dagen, da månen fuldstændigt udsletter solen i en total solformørkelse.
Men mens de fleste himmelvågere vil suge det ærefrygtindgydende syn, vil nogle vende et mere kritisk, videnskabeligt øje til begivenheden. Formørkelsen finder sted over National Science Foundation (NSF) Cerro Tololo Inter-American Observatory i det nordlige Chile, hvor fem forskerehold vil undersøge atmosfæren fra solen og jorden under formørkelsen for kun at få svære at se glimtobservationer i de flygtige øjeblikke af dagslysmørke.
"Den 2. juli vil NSF-finansiering give forskere mulighed for at gribe den dyrebare mulighed for en total solformørkelse til at studere solens korona," sagde NSF-programdirektør David Boboltz i en erklæring. Solen forbliver skjult i 2 minutter og 6 sekunder ved teleskopet.
Mens månen ofte bevæger sig foran en del af solen under delvis solformørkelse, der forekommer et par gange om året i gennemsnit, er solen helt blokeret under en total solformørkelse. Forskellen mellem en total solformørkelse og en delvis formørkelse, selv når 99% af solen er afskærmet, er dramatisk og kan tillade en bredere vifte af videnskabelige eksperimenter. Når solens krop er helt blokeret, bliver den undvigende indre korona synlig.
Corona består af ekstremt varme gasser og er mystisk varmere end solens overflade. På trods af sin høje temperatur er den millioner af gange svagere end den synlige krop af solen på grund af dens svage natur. At studere koronaen kan afsløre indsigt om det rumvejr, der genereres af solen, hvilket kan have betydelige virkninger på Jorden.
Ud over at udføre værdifuld videnskab har hvert hold skitseret en formørkelsesudviklingsplan for at involvere lokale chilenske og udenlandske studerende, amatørastronomer og offentligheden.
Et årtiers langt eksperiment
I 1990'erne begyndte den amerikanske astronom Jay Pasachoff et observationsprogram, som siden har fortsat med at overvåge den skiftende sol. Ved at måle koronas nuværende farve, form og temperatur, håber forskerne at forbedre deres forståelse af udbrud og streamers, der kommer fra solen.
Pasachoff, en astronomiprofessor ved Williams College i Massachusetts, er en af tre mænd, der holder rekorden for at observere de mest samlede solformørkelser. Han har rejst verden rundt for at observere 70 solformørkelser, heraf 34 i alt solformørkelser.
"Hvert glimt, vi får af solen under en total solformørkelse - kun et par minutter hver 18 måned eller deromkring - giver os et andet sæt funktioner, vi kan se på," sagde Pasachoff i erklæringen.
Observationer af solens funktioner kan hjælpe med at forbedre vores forståelse af koronale masseudsprøjtninger (CME'er), udbrud af ladet materiale, der spydes fra soloverfladen. Når disse klumper rejser ud i rummet, kan de kollidere med planeter som Jorden og interagere med deres magnetiske felter. I 1859 forårsagede en soloverbemærkning, der kaldes Carrington-begivenheden, elektriske stød og shorts langs telegrafledninger, endda tillade telegraf, der var frakoblet deres strømforsyning, at fungere. En lignende begivenhed i dag, i en langt mere elektronisk verden, kunne have betydelige følger.
Pasachoffs team vil også undersøge store koronale strukturer kendt som streamere, de spidse regioner, der vises i de fleste billeder af koronaen. Fordi den samlede solformørkelse i 2019 forekommer i løbet af en relativt stille del af solens 11-årige aktivitetscyklus, vil det give en sjælden udsigt over solpolar, tufterne af åbne magnetiske felter produceret ved solens nord- og sydpoler.
"Jeg ser også frem til at sammenligne vores observationer af koronaen taget under formørkelsen ... med forudsigelser, som kolleger fremsætter før formørkelsen baseret på Solens magnetfelt og solflekker i løbet af den foregående måned," sagde Pasachoff. Forudsigelser og observationer vil blive kombineret i computerbilleder, når formørkelsen er afsluttet.
Solens temperatur ændres også i løbet af den 11-årige cyklus. Ved at måle overhedet jern i koronaen vil teamet være i stand til at måle den samlede temperatur på koronaen for at undersøge, hvordan det har varieret over tid.
'Solar Wind Sherpas'
Et andet team af forskere kendt som "Solar Wind Sherpas" vil studere solens korona fra tre forskellige steder i Sydamerika. Anført af astronom Shadia Habbal fra University of Hawai'i vil denne gruppe studere solen fra Cerro Tololo og to andre steder i Argentina. Ud over at øge chancerne for at være i stand til at observere solen i klart vejr, vil det at have flere steder også give forskerne mulighed for at måle ændringer i koronal struktur, der sker over meget små tidsskalaer.
Planen er ikke ny. Habbais team brugte en lignende strategi i løbet af den 21. august 2017 samlede solformørkelse over De Forenede Stater. Deres mål er at øge pakken med instrumenter, der bruges i observationer, og at studere forskellige bølgelængder, der endnu ikke er undersøgt.
Astronomerne planlægger at bruge multi-bølgelængde-billeddannelse og spektroskopiske målinger, der bryder lyset i dets komponentbølgelængder, for at detektere den kemiske sammensætning, temperatur, densitet, bevægelse, der ikke er relateret til varme, og udstrømninger fra forskellige dele af corona. Hver attribut studeres i nærheden af soloverfladen, hvor den største ændring i det solmagnetiske felt forekommer, og hvor solvind og koronale masseudsprøjtninger fødes og kastes fra solen.
Habbal sagde, at formørkelsen er unik "fordi den forekommer sent på eftermiddagen, og solen vil være i meget lav højde. Solen er også tæt på solens minimum, så fordelingen af strukturer i solcorona vil være anderledes end for to år siden ."
'En stor præstation for borgervidenskab'
Astronomer fra Japans nationale astronomiske observatorium vil også oprette flere stationer for at studere formørkelsen. Yoichiro Hanaokas team vil udføre observationer af koronaen tæt på overfladen, et område, der ikke er synligt for rumbaserede observatorier som NASAs Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) og Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). Ved at kombinere de jordbaserede billeder med dem, der er opnået fra rummet, vil Hanaoka og hans kolleger være i stand til at konstruere et komplet billede af koronaen.
Hanaokas team vil ikke være helt sammensat af fagfolk.
"Vi vil samarbejde med amatørobservatører, bredt spredt langs den samlede formørkelsessti i Chile og Argentina, for at organisere observationer på flere steder," sagde han. Kombination af alle disse observationer giver et glimt af, hvordan koronaen ændrer sig over tid. "Det vil være en stor præstation for borgervidenskab," sagde Hanaoka.
Et polariserende projekt
Koronas magnetfelt og strukturer deri spiller en grundlæggende rolle i rumvejret. Måling af retningen af det solmagnetiske felt kan hjælpe med forudsigelser om, hvad der driver rumvejrbegivenheder som CME'er. Men pålidelige målinger af magnetfeltet forbliver en udfordring.
For at måle solens magnetiske felt skal forskere måle polarisationen af lyset fra solen. Ligesom polariserede solbriller filtrerer polarisatorerne på solteleskoper lyset, der ikke svarer til deres orientering.
"Ved at dreje disse polarisatorer kan vi dele formen på magnetfeltet på solen," siger Paul Bryans, en forsker fra University Corporation for Atmospheric Research, der vil lede projektet til at studere solens magnetiske felt. ”Dette vil hjælpe os med at forstå, hvilke typer magnetfeltkonfigurationer der kan føre til udbrudende begivenheder,” sagde han.
Tilbage på Jorden
Mens de første fire NSF-hold vender blikket mod solen, holder det femte udsigten godt på Jorden. Anført af Miquel Serra-Ricart, en forsker ved Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) i Spanien, vil teamet undersøge ændringer i temperaturen i jordens atmosfære, især ionosfæren - det øverste lag, der ligger omkring 50 til 600 miles ( 80 til 1.000 kilometer) over jordoverfladen - når månens skygge bevæger sig over observatoriet.
"En total solformørkelse producerer et bredt, rundt område med mørke og stærkt reduceret sollys, der bevæger sig over Jordens atmosfære i en relativt smal sti i løbet af dagen," sagde Serra-Ricart. "Dens virkning på solens stråleintensitet er bemærkelsesværdigt ligner det, der sker ved solopgang og solnedgang, og det skaber ændringer i jordens atmosfære, som vi ønsker at måle."
Holdet vil spore, hvor meget og hvor hurtigt temperaturen falder i skyggen, når Jorden er helt dækket af solen. De vil også spore ændringer i ionosfæren for bedre at forstå, hvordan den påvirker natten lang fjernafstand modtagelse af radio.
Selvom månens skygge vil producere en kort nattelignende ionosfære, vil den adskille sig fra den almindelige aftenatmosfære.
"Månens skygge er relativt lille på jorden og bevæger sig i supersoniske hastigheder. Den vil sandsynligvis give nogle interessante effekter, der muligvis kan påvises på almindelige radioer eller små modtagere," sagde Serra-Ricart.
Dette vil ikke være første gang, ionosfæren er undersøgt under en formørkelse. Under formørkelsen i 1999 over Det Forenede Kongerige opfordrede forskere folk til at bruge en radio til at spore ændringerne i den øvre atmosfære. Borgerforskere indstiller på en radiostation i Spanien, der kunne påvises i Det Forenede Kongerige for at afgøre, hvor meget længere radiobølgerne rejste under formørkelsen.
"Selvom de ionosfæriske virkninger af solformørkelser er blevet undersøgt i over 50 år, er der stadig mange ubesvarede spørgsmål. Vi ved omtrent, hvordan dette sker, men ikke præcist. Formørkelsen vil give forskere en chance for at undersøge opladnings- og opladningsprocessen i næsten realtid. "
Redaktørens note: Hvis du klikker på et fantastisk billede af 2. juli 2019 samlede solformørkelse og vil gerne dele det med Space.coms læsere, sende dine fotos, kommentarer og dit navn og placering til [email protected].
- Jage solformørkelser: Spørgsmål og svar med Jay Pasachoff
- Her er hvad forskere har lært af samlede solformørkelser
- Samlede solformørkelser: Hvor ofte forekommer de (og hvorfor)?
