Solens tynnende korona skinner sterkt under en total solformørkelse.
(Bilde: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / Ľubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)
I Sør-Amerika vil millioner av øyne vende seg til himmelen når månen beveger seg foran solen for å presentere en solformørkelse i dag (2. juli). Mens nesten hele kontinentet vil se månedekningen i det minste en del av solen, vil skyvåkere i deler av Chile og Argentina oppleve noen få øyeblikk av skumring på dagen når månen fullstendig fjerner solen i en total solformørkelse.
Men mens de fleste skywatchers vil suge det imponerende synet, vil noen vende et mer kritisk, vitenskapelig øye til hendelsen. Formørkelsen vil finne sted over National Science Foundation (NSF) Cerro Tololo Inter-American Observatory i Nord-Chile, der fem team av forskere vil studere atmosfæren til solen og jorden under formørkelsen for å oppnå vanskelig å skimte observasjoner bare tilgjengelig i de flyktige øyeblikkene av dagslysmørket.
"2. juli vil finansiering fra NSF gjøre det mulig for forskere å gripe den dyrebare muligheten til en total solformørkelse til å studere solens korona," sa NSF-programdirektør David Boboltz i en uttalelse. Solen vil forbli skjult i 2 minutter og 6 sekunder ved teleskopet.
Mens månen ofte beveger seg foran en del av solen under delvis solformørkelse, som forekommer noen ganger i året i gjennomsnitt, er solen fullstendig sperret under en total solformørkelse. Forskjellen mellom en total solformørkelse og en delvis formørkelse, selv når 99% av solen er skjermet, er dramatisk, og kan tillate et bredere spekter av vitenskapelige eksperimenter. Når solens kropp er fullstendig blokkert, blir den unnvikende indre koronaen synlig.
Corona består av ekstremt varme gasser og er mystisk varmere enn solens overflate. Til tross for den høye temperaturen, er den millioner av ganger svakere enn den synlige kroppen av solen, på grunn av sin tøffe natur. Å studere koronaen kan avsløre innsikt om romværet generert av solen, som kan ha betydelige effekter på Jorden.
I tillegg til å utføre verdifull vitenskap, har hvert team skissert en formørkelsesplan for å involvere lokale chilenske og utenlandske studenter, amatørastronomer og allmennheten.
Et tiår langt eksperiment
På 1990-tallet startet den amerikanske astronomen Jay Pasachoff et observasjonsprogram som siden har fortsatt å overvåke solskiftet. Ved å måle koronas nåværende farge, form og temperatur, håper forskerne å forbedre sin forståelse av utbruddene og streamers som kommer fra solen.
Pasachoff, astronomiprofessor ved Williams College i Massachusetts, er en av tre menn som holder rekorden for å observere de mest totale solformørkelsene. Han har reist verden rundt for å observere 70 solformørkelser, 34 av dem totalt solformørkelser.
Pasachoff sa i uttalelsen - "hvert glimt vi får av solen under en total solformørkelse - bare et par minutter hver 18. måned eller så - gir oss et annet sett med funksjoner å se på.
Observasjoner av solens funksjoner kan bidra til å forbedre vår forståelse av koronale masseutkast (CME), utbrudd av ladet materiale som spyr fra soloverflaten. Når disse klumpene reiser utover i rommet, kan de kollidere med planeter som Jorden og samhandle med magnetfeltene deres. I 1859 forårsaket en soloppgang, kjent som Carrington-hendelsen, elektriske støt og shorts langs telegrafledninger, til og med at telegrafene som ble koblet fra strømforsyningen, fungerte. En lignende hendelse i dag, i en langt mer elektronisk verden, kan ha betydelige konsekvenser.
Pasachoffs team vil også studere store koronale strukturer kjent som streamers, de spisse regionene som vises i de fleste bilder av koronaen. Fordi den totale solformørkelsen i 2019 skjer under en relativt rolig del av solens 11-årige aktivitetssyklus, vil den gi et sjeldent syn på solpolar, tuftene til åpne magnetiske felt produsert ved nord- og sørpolene.
"Jeg gleder meg også til å sammenligne observasjonene våre om koronaen tatt under formørkelsen ... med spådommer som kollegene gjør før formørkelsen basert på solens magnetfelt og solflekker den foregående måneden," sa Pasachoff. Spådommene og observasjonene vil bli kombinert i datamaskinbilder når formørkelsen har konkludert.
Solens temperatur endrer seg også over 11-års syklus. Ved å måle overopphetet jern i koronaen, vil teamet kunne måle den totale temperaturen på koronaen for å studere hvordan den har variert over tid.
'Solar Wind Sherpas'
Et andre team av forskere kjent som "Solar Wind Sherpas" vil studere solens korona fra tre forskjellige steder over hele Sør-Amerika. Ledet av astronomen Shadia Habbal fra University of Hawai'i, vil denne gruppen studere solen fra Cerro Tololo og to andre steder i Argentina. I tillegg til å øke sjansene for å kunne observere solen i klart vær, vil flere steder også tillate forskerne å måle endringer i koronal struktur som skjer over veldig små tidsskalaer.
Planen er ikke ny. Habbais team brukte en lignende strategi i løpet av 21. august 2017 total solformørkelse over USA. Målet deres er å øke pakken med instrumenter som brukes i observasjonene, og å studere forskjellige bølgelengder som ennå ikke er studert.
Astronomene planlegger å bruke avbildning av flere bølgelengder og spektroskopiske målinger, som bryter lyset inn i komponentens bølgelengder, for å oppdage den kjemiske sammensetningen, temperaturen, tettheten, bevegelse som ikke er relatert til varme, og utstrømninger fra forskjellige deler av koronaen. Hvert attributt vil bli studert nær soloverflaten, der den største endringen i det solmagnetiske feltet oppstår og hvor solvind og koronale masseutkast blir født og kastet fra solen.
Habbal sa at formørkelsen er unik "fordi den forekommer sent på ettermiddagen og solen vil være i veldig lav høyde. Solen er også i nærheten av minimumssol, så fordelingen av strukturer i solkorona vil være annerledes enn for to år siden ."
'En flott prestasjon for innbyggervitenskap'
Astronomer fra National Astronomical Observatory of Japan vil også sette opp flere stasjoner for å studere formørkelsen. Yoichiro Hanaokas team vil utføre observasjoner av koronaen nær overflaten, en region som ikke er synlig for rombaserte observatorier som NASAs Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) og Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). Ved å kombinere de bakkebaserte bildene med de som er hentet fra verdensrommet, vil Hanaoka og hans kolleger være i stand til å konstruere et komplett bilde av koronaen.
Hanaokas team vil ikke være helt sammensatt av profesjonelle.
"Vi skal samarbeide med amatørobservatører, bredt spredt langs den totale formørkelsesstien i Chile og Argentina, for å organisere observasjoner på flere steder," sa han. Å kombinere alle disse observasjonene vil gi et glimt av hvordan koronaen endrer seg over tid. "Det vil være en stor prestasjon for innbyggervitenskap," sa Hanaoka.
Et polariserende prosjekt
Koronas magnetfelt og strukturer i den spiller en grunnleggende rolle i romværet. Å måle retningen til det solmagnetiske feltet kan hjelpe med spådommer om hva som driver romværhendelser som CME-er. Men pålitelige målinger av magnetfeltet er fortsatt en utfordring.
For å måle solens magnetiske felt må forskere måle polarisasjonen av lyset som kommer fra solen. Som polariserte solbriller, filtrerer polarisatorene på solcelle-teleskoper lyset som ikke samsvarer med orienteringen.
"Ved å rotere disse polarisatorene, kan vi dele sammen formen til magnetfeltet på solen," sier Paul Bryans, en forsker ved University Corporation for Atmospheric Research som vil lede prosjektet til å studere solens magnetiske felt. "Dette vil hjelpe oss å forstå hvilke typer magnetfeltkonfigurasjoner som kan føre til erptive hendelser," sa han.
Tilbake på jorden
Mens de fire første NSF-lagene vil vende blikket mot solen, vil det femte holde utsikten godt på jorden. Ledet av Miquel Serra-Ricart, en forsker ved Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) i Spania, vil teamet undersøke endringer i temperaturen i jordens atmosfære, spesielt ionosfæren - det øvre laget som ligger omtrent 50 til 600 miles ( 80 til 1000 kilometer) over jordoverflaten - når måneskyggen beveger seg over observatoriet.
Serra-Ricart sa: "En total solformørkelse gir et bredt, rundt område med mørke og sterkt redusert sollys som reiser over jordas atmosfære i en relativt smal sti på dagtid. "Effekten av solstrålingsintensiteten er bemerkelsesverdig lik det som skjer ved soloppgang og solnedgang, og det skaper endringer i jordens atmosfære vi ønsker å måle."
Teamet vil spore hvor mye og hvor raskt temperaturen synker i skyggen når jorden er fullstendig dekket av solen. De vil også spore endringer i ionosfæren for bedre å forstå hvordan den påvirker nattmottak på lang avstand.
Selv om måneskyggen vil gi en kort nattlignende ionosfære, vil den avvike fra den vanlige kveldstemningen.
"Månens skygge er relativt liten på jorden og beveger seg i supersoniske hastigheter. Den vil sannsynligvis gi noen interessante effekter som kan påvises på vanlige radioer eller små mottakere," sa Serra-Ricart.
Dette vil ikke være første gang ionosfæren har blitt studert under en formørkelse. Under formørkelsen over Storbritannia i 1999 oppfordret forskere folk til å bruke en radio for å spore endringene i den øvre atmosfæren. Innbyggerforskere stilte inn på en radiostasjon i Spania som kunne påvises i Storbritannia for å finne ut hvor mye lenger radiobølgene reiste under formørkelsen.
"Selv om de ionosfæriske effektene av solformørkelser har blitt studert i over 50 år, gjenstår det mange ubesvarte spørsmål. Vi vet omtrent hvordan dette skjer, men ikke nøyaktig. Formørkelsen vil gi forskere en sjanse til å undersøke ladings- og utladingsprosessen i nesten sanntid. "
Redaktørens merknad: Hvis du klikker på et fantastisk bilde av 2. juli 2019 total solformørkelse og vil gjerne dele det med Space.coms lesere, sende bilder, kommentarer og navn og sted til [email protected].
- Chasing Solar Eclipses: Q&A With Jay Pasachoff
- Her er hva forskere har lært av totale solformørkelser
- Total solformørkelse: Hvor ofte oppstår de (og hvorfor)?
