Вчені досліджують повне сонячне затемнення за допомогою літаків NASA

Повне сонячне затемнення 8 квітня 2024 року створить приголомшливі види Північної Америки. Хоча будь-хто на шляху затемнення з ясним небом побачить вражаючу подію, найкращий вид може бути з висоти 50 000 футів у повітрі з борту реактивних літаків NASA WB-57. Саме туди тріо команд, які фінансуються NASA, надсилають свої наукові прилади для вимірювання затемнення.

Дві команди знімуть зовнішню атмосферу Сонця — корону, а третя — іоносферу, верхній електрично заряджений шар атмосфери Землі. Ця інформація допоможе вченим краще зрозуміти структуру та температуру корони, вплив сонця на атмосферу Землі та навіть допоможе у пошуку астероїдів, які можуть обертатися поблизу Сонця.

Під час повного сонячного затемнення Місяць ідеально закриває яскраве обличчя Сонця, кидаючи невелику смугу Землі в темряву. Коли основне світло Сонця маскується, неозброєним оком стає видно набагато тьмянішою сонячну корону. Це дає вченим унікальну можливість вивчити цю таємничу область Сонця. Коротке блокування сонячного світла також дозволяє вченим вивчити, як сонячне світло впливає на атмосферу Землі.

У минулому сонячні затемнення сприяли численним науковим відкриттям. Для цього сонячного затемнення NASA фінансує кілька наукових експериментів, у тому числі три з використанням WB-57s, щоб провести вимірювання під час затемнення. WB-57 NASA літають набагато вище, ніж комерційні літаки. Ця висота дозволяє реактивним літакам літати над хмарами, що означає відсутність шансів пропустити затемнення через погану погоду.

Крім того, висота ставить струмені над більшою частиною земної атмосфери, що дозволяє камерам робити чіткіші зображення та вловлювати довжини хвиль, наприклад інфрачервоне світло, яке не доходить до землі. Оскільки літаки можуть летіти зі швидкістю 460 миль на годину, вони також можуть збільшити час, який вони проводять у місячній тіні. Тоді як затемнення триватиме не більше чотирьох з половиною хвилин у будь-якій точці землі, літаки побачать затемнення, яке триватиме приблизно на 25% довше, понад 6 хвилин і 22 секунди.

«Збільшуючи тривалість сукупності, ми збільшуємо тривалість того, скільки даних ми можемо отримати», — сказала Шадія Хаббал, дослідниця з Гавайського університету, яка керує одним із експериментів із затемненням WB-57.

В експерименті Хаббала будуть літати спектрометри, які записують конкретні довжини хвилі світла, і камери. Прилади вимірюватимуть температуру та хімічний склад корони та викидів корональної маси, які є великими спалахами сонячного матеріалу. За допомогою цих даних вчені прагнуть краще зрозуміти структуру корони та визначити джерело сонячного вітру, постійного потоку частинок, що випромінюються Сонцем.

Habbal сподівається, що результати їх дослідження допоможуть розрізнити різні конкуруючі моделі того, як нагрівається корона. «Це світло — наш найкращий зонд, якщо не вставляти термометр у корону», — сказав Хаббал.

Для іншої команди, очолюваної Аміром Каспі з Південно-Західного науково-дослідного інституту в Боулдері, штат Колорадо, це не перший випадок, коли вони переслідують затемнення на літаку. Каспі провів попередній новаторський експеримент із WB-57 під час повного сонячного затемнення 2017 року, яке перетнуло Америку від моря до моря. Зображення, зроблені з струменя, були використані для вивчення структури корони.

Тоді вперше реактивні літаки використовувалися для вивчення затемнення. Цього разу вдосконалені налаштування камери дозволять проводити вимірювання на більшій довжині хвилі від інфрачервоного до видимого світла, що, як ми сподіваємося, відкриє нову інформацію про структури в середній і нижній частині корони. Спостереження, зроблені за допомогою високошвидкісної камери з високою роздільною здатністю, також можуть допомогти вивчити пилове кільце, яке обертається навколо Сонця, і допомогти в пошуку астероїдів, які можуть обертатися поблизу Сонця.

«Немає багато даних про сонце на деяких довжинах хвиль, які ми будемо вивчати», — сказав Каспі. «Ми не знаємо, що ми знайдемо, тому проводити ці вимірювання дуже цікаво».

Третій експеримент вивчатиме вплив місячної тіні на іоносферу за допомогою інструменту під назвою іонозонд, розробленого в JHU APL. Іонозонд працює як простий радар. Пристрій надсилає високочастотні радіосигнали та слухає їх відлуння, що відбиваються від іоносфери, що дозволяє дослідникам виміряти, наскільки заряджена іоносфера.

«Затемнення в основному служить контрольованим експериментом», — сказав Бхарат Кундурі, керівник проекту дослідження іоносфери та доцент Virginia Tech у Блексбурзі, штат Вірджинія. «Це дає нам можливість зрозуміти, як зміни в сонячному випромінюванні можуть вплинути на іоносферу, яка, своєю чергою, може вплинути на деякі з цих технологій, як-от радар і GPS, на які ми покладаємось у повсякденному житті».