Η λεπτή κορώνα του ήλιου λάμπει έντονα κατά τη διάρκεια μιας συνολικής ηλιακής έκλειψης.
(Εικόνα: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / Ľubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)
Στη Νότια Αμερική, εκατομμύρια μάτια θα στραφούν προς τον ουρανό καθώς το φεγγάρι κινείται μπροστά από τον ήλιο για να παρουσιάσει μια ηλιακή έκλειψη σήμερα (2 Ιουλίου). Ενώ σχεδόν ολόκληρη η ήπειρος θα δει το φεγγάρι να καλύπτει τουλάχιστον ένα μέρος του ήλιου, οι παρατηρητές σε περιοχές της Χιλής και της Αργεντινής θα βιώσουν μερικές στιγμές της ημέρας λυκόφως καθώς το φεγγάρι σβήνει εντελώς τον ήλιο σε μια συνολική ηλιακή έκλειψη.
Όμως, ενώ οι περισσότεροι παρατηρητές του ουρανού θα ενυδατωθούν με το θαυμάσιο θέαμα, μερικοί θα στραφούν πιο επικριτικά, επιστημονικά. Η έκλειψη θα πραγματοποιηθεί πάνω από το Διαμερικανικό Παρατηρητήριο Cerro Tololo του Εθνικού Επιστημονικού Ιδρύματος (NSF) στη βόρεια Χιλή, όπου πέντε ομάδες επιστημόνων θα μελετήσουν την ατμόσφαιρα του ήλιου και της Γης κατά τη διάρκεια της έκλειψης για να λάβουν παρατηρήσεις που είναι δύσκολο να ρίξουν μια ματιά. στις φευγαλέες στιγμές του σκοταδιού της ημέρας.
"Στις 2 Ιουλίου, η χρηματοδότηση του NSF θα επιτρέψει στους επιστήμονες να εκμεταλλευτούν την πολύτιμη ευκαιρία μιας συνολικής ηλιακής έκλειψης να μελετήσουν την κορώνα του ήλιου", ανέφερε σε δήλωση ο διευθυντής του προγράμματος NSF David Boboltz. Ο ήλιος θα παραμείνει κρυμμένος για 2 λεπτά και 6 δευτερόλεπτα στο τηλεσκόπιο.
Ενώ το φεγγάρι κινείται συχνά μπροστά από ένα μέρος του ήλιου κατά τη διάρκεια μερικών ηλιακών εκλείψεων, οι οποίες συμβαίνουν κατά μέσο όρο μερικές φορές το χρόνο, ο ήλιος αποκλείεται εντελώς κατά τη διάρκεια μιας συνολικής ηλιακής έκλειψης. Η διαφορά μεταξύ μιας ολικής έκλειψης και μιας μερικής έκλειψης, ακόμη και όταν το 99% του ήλιου είναι θωρακισμένο, είναι δραματική και μπορεί να επιτρέψει ένα ευρύτερο φάσμα επιστημονικών πειραμάτων. Όταν το σώμα του ήλιου έχει αποκλειστεί εντελώς, η αόριστη εσωτερική κορώνα γίνεται ορατή.
Αποτελείται από εξαιρετικά καυτά αέρια, η κορώνα είναι μυστηριωδώς πιο ζεστή από την επιφάνεια του ήλιου. Παρά την υψηλή θερμοκρασία, είναι εκατομμύρια φορές πιο αμυδρό από το ορατό σώμα του ήλιου, λόγω της αδύναμης φύσης του. Η μελέτη της κορώνας μπορεί να αποκαλύψει πληροφορίες σχετικά με τον διαστημικό καιρό που δημιουργείται από τον ήλιο, οι οποίες μπορούν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη Γη.
Εκτός από την εκτέλεση πολύτιμων επιστημών, κάθε ομάδα έχει σκιαγραφήσει ένα σχέδιο προσέγγισης έκλειψης για τη συμμετοχή τοπικών Χιλιανών και ξένων μαθητών, ερασιτεχνών αστρονόμων και του κοινού.
Ένα πείραμα δεκαετιών
Στη δεκαετία του 1990, ο Αμερικανός αστρονόμος Jay Pasachoff ξεκίνησε ένα πρόγραμμα παρατήρησης που έκτοτε συνέχισε να παρακολουθεί τον μεταβαλλόμενο ήλιο. Μετρώντας το τρέχον χρώμα, το σχήμα και τη θερμοκρασία της κορώνας, οι επιστήμονες ελπίζουν να βελτιώσουν την κατανόησή τους για τις εκρήξεις και τις ταινίες που προέρχονται από τον ήλιο.
Ο Pasachoff, καθηγητής αστρονομίας στο Williams College της Μασαχουσέτης, είναι ένας από τους τρεις άντρες που κατέχουν το ρεκόρ για την παρατήρηση των περισσότερων ηλιακών εκλείψεων. Έχει ταξιδέψει στον κόσμο για να παρατηρήσει 70 ηλιακές εκλείψεις, 34 από αυτές συνολικά ηλιακές εκλείψεις.
"Κάθε ματιά που παίρνουμε από τον ήλιο κατά τη διάρκεια μιας συνολικής ηλιακής έκλειψης - μόνο μερικά λεπτά κάθε 18 μήνες περίπου - μας δίνει ένα διαφορετικό σύνολο χαρακτηριστικών που πρέπει να εξετάσουμε", δήλωσε ο Pasachoff στη δήλωση.
Οι παρατηρήσεις των χαρακτηριστικών του ήλιου μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της κατανόησής μας για εκτοξεύσεις μάζας στεφανιαίας (CMEs), εκρήξεις φορτισμένου υλικού που εκτοξεύεται από την ηλιακή επιφάνεια. Καθώς αυτές οι συστάδες ταξιδεύουν προς τα έξω στο διάστημα, μπορούν να συγκρουστούν με πλανήτες όπως η Γη και να αλληλεπιδράσουν με τα μαγνητικά τους πεδία. Το 1859, μια ηλιακή υπερκαταιγίδα γνωστή ως η εκδήλωση Carrington προκάλεσε ηλεκτροπληξία και σορτς κατά μήκος των καλωδίων τηλεγραφίας, επιτρέποντας ακόμη και σε τηλεγραφήματα που αποσυνδέθηκαν από την τροφοδοσία τους να λειτουργούν. Ένα παρόμοιο γεγονός σήμερα, σε έναν πολύ πιο ηλεκτρονικό κόσμο, θα μπορούσε να έχει σημαντικές επιπτώσεις.
Η ομάδα του Pasachoff θα μελετήσει επίσης μεγάλες στεφανιαίες δομές γνωστές ως streamers, τις μυτερές περιοχές που εμφανίζονται στις περισσότερες εικόνες της κορώνας. Επειδή η συνολική ηλιακή έκλειψη του 2019 συμβαίνει σε ένα σχετικά ήσυχο μέρος του 11ετούς κύκλου δραστηριότητας του ήλιου, θα παρέχει μια σπάνια εικόνα των ηλιακών πολικών λοφίων, των θυσάνων ανοιχτών μαγνητικών πεδίων που παράγονται στον ηλιακό βόρειο και νότιο πόλο.
"Ανυπομονώ επίσης να συγκρίνω τις παρατηρήσεις μας για την κορώνα που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια της έκλειψης ... με προβλέψεις που κάνουν οι συνάδελφοί τους πριν από την έκλειψη με βάση το μαγνητικό πεδίο και τις ηλιακές κηλίδες τον προηγούμενο μήνα", δήλωσε ο Pasachoff. Οι προβλέψεις και οι παρατηρήσεις θα συνδυαστούν σε εικόνες υπολογιστή μόλις ολοκληρωθεί η έκλειψη.
Η θερμοκρασία του ήλιου αλλάζει επίσης στον κύκλο των 11 ετών. Με τη μέτρηση του υπερθερμασμένου σιδήρου στην κορώνα, η ομάδα θα είναι σε θέση να μετρήσει τη συνολική θερμοκρασία της κορώνας για να μελετήσει πώς έχει μεταβληθεί με την πάροδο του χρόνου.
«Ηλιακός άνεμος Σέρπα»
Μια δεύτερη ομάδα ερευνητών γνωστή ως "Solar Wind Sherpas" θα μελετήσει την κορώνα του ήλιου από τρεις διαφορετικές τοποθεσίες σε ολόκληρη τη Νότια Αμερική. Με επικεφαλής την αστρονόμο Shadia Habbal του Πανεπιστημίου της Χαβάης, αυτή η ομάδα θα μελετήσει τον ήλιο από το Cerro Tololo και δύο άλλες τοποθεσίες στην Αργεντινή. Εκτός από την αύξηση των πιθανοτήτων να είναι σε θέση να παρατηρήσουν τον ήλιο σε καθαρό καιρό, η ύπαρξη πολλαπλών τοποθεσιών θα επιτρέψει επίσης στους ερευνητές να μετρήσουν τις αλλαγές στη στεφανιαία δομή που συμβαίνουν σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα.
Το σχέδιο δεν είναι νέο. Η ομάδα του Habbai χρησιμοποίησε μια παρόμοια στρατηγική κατά τη διάρκεια της συνολικής ηλιακής έκλειψης στις 21 Αυγούστου 2017 στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ο στόχος τους είναι να αυξήσουν τη σειρά των οργάνων που χρησιμοποιούνται στις παρατηρήσεις και να μελετήσουν διαφορετικά μήκη κύματος που δεν έχουν μελετηθεί ακόμη.
Οι αστρονόμοι σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν απεικόνιση πολλαπλών μηκών κύματος και φασματοσκοπικές μετρήσεις, οι οποίες σπάζουν το φως στα συστατικά του μήκη κύματος, για την ανίχνευση της χημικής σύνθεσης, της θερμοκρασίας, της πυκνότητας, της κίνησης που δεν σχετίζεται με τη θερμότητα και εκροών διαφόρων μερών της κορώνας. Κάθε χαρακτηριστικό θα μελετηθεί κοντά στην ηλιακή επιφάνεια, όπου συμβαίνει η μεγαλύτερη αλλαγή στο ηλιακό μαγνητικό πεδίο και όπου γεννιούνται και εκτοξεύονται ηλιακοί άνεμοι και στεφανιαίες μαζικές εκτομές.
Ο Habbal είπε ότι η έκλειψη είναι μοναδική "επειδή συμβαίνει αργά το απόγευμα και ο ήλιος θα βρίσκεται σε πολύ χαμηλό υψόμετρο. Επίσης, ο ήλιος είναι κοντά στο ελάχιστο της ηλιακής ακτινοβολίας, οπότε η κατανομή των δομών στην ηλιακή κορώνα θα είναι διαφορετική από πριν από δύο χρόνια "
«Ένα μεγάλο επίτευγμα για την επιστήμη των πολιτών»
Οι αστρονόμοι από το Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας θα δημιουργήσουν επίσης πολλούς σταθμούς για να μελετήσουν την έκλειψη. Η ομάδα του Yoichiro Hanaoka θα πραγματοποιήσει παρατηρήσεις της κορώνας κοντά στην επιφάνεια, μια περιοχή που δεν είναι ορατή σε διαστημικά παρατηρητήρια όπως το Παρατηρητήριο Ηλιακής και Ηλιοσφαιρικής (SOHO) της NASA και το Παρατηρητήριο Ηλιακών Χερσαίων Σχέσεων (STEREO). Συνδυάζοντας τις επίγειες εικόνες με αυτές που λαμβάνονται από το διάστημα, ο Hanaoka και οι συνάδελφοί του θα μπορούν να κατασκευάσουν μια πλήρη εικόνα της κορώνας.
Η ομάδα της Hanaoka δεν θα αποτελείται από επαγγελματίες.
"Θα συνεργαστούμε με ερασιτέχνες παρατηρητές, ευρέως διαδεδομένοι κατά μήκος της συνολικής διαδρομής έκλειψης στη Χιλή και την Αργεντινή, για να οργανώσουμε παρατηρήσεις σε πολλές τοποθεσίες", είπε. Ο συνδυασμός όλων αυτών των παρατηρήσεων θα δώσει μια ματιά στο πώς αλλάζει η κορώνα με την πάροδο του χρόνου. "Θα είναι ένα μεγάλο επίτευγμα για την επιστήμη των πολιτών", δήλωσε η Hanaoka.
Ένα πολωτικό έργο
Το μαγνητικό πεδίο και οι δομές της κορώνας διαδραματίζουν θεμελιώδη ρόλο στο διαστημικό καιρό. Η μέτρηση του προσανατολισμού του ηλιακού μαγνητικού πεδίου μπορεί να βοηθήσει με προβλέψεις σχετικά με το τι οδηγεί τα διαστημικά καιρικά γεγονότα όπως τα CME. Αλλά οι αξιόπιστες μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου παραμένουν μια πρόκληση.
Για να μετρήσουν το μαγνητικό πεδίο του ήλιου, οι επιστήμονες πρέπει να μετρήσουν την πόλωση του φωτός που προέρχεται από τον ήλιο. Όπως τα πολωμένα γυαλιά ηλίου, τα πολωτικά στα ηλιακά τηλεσκόπια φιλτράρουν το φως που δεν ταιριάζει με τον προσανατολισμό τους.
«Περιστρέφοντας αυτά τα πολωτικά, μπορούμε να συνδυάσουμε το σχήμα του μαγνητικού πεδίου στον ήλιο», λέει ο Paul Bryans, ερευνητής της Πανεπιστημιακής Εταιρείας Ατμοσφαιρικής Έρευνας, ο οποίος θα ηγηθεί του έργου για τη μελέτη του μαγνητικού πεδίου του ήλιου. "Αυτό θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε τι είδους διαμορφώσεις μαγνητικού πεδίου μπορούν να οδηγήσουν σε εκρηκτικά συμβάντα", είπε.
Επιστροφή στη Γη
Ενώ οι τέσσερις πρώτες ομάδες NSF θα στραφούν προς τον ήλιο, η πέμπτη θα διατηρήσει τη θέα σταθερά στη Γη. Με επικεφαλής τον Miquel Serra-Ricart, ερευνητή στο Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) στην Ισπανία, η ομάδα θα ερευνήσει τις αλλαγές στη θερμοκρασία της γήινης ατμόσφαιρας, ιδιαίτερα την ιονόσφαιρα - το ανώτερο στρώμα που βρίσκεται περίπου 50 έως 600 μίλια ( 80 έως 1.000 χιλιόμετρα) πάνω από την επιφάνεια της Γης - καθώς η σκιά του φεγγαριού ταξιδεύει πάνω από το παρατηρητήριο.
«Μια συνολική ηλιακή έκλειψη παράγει μια ευρεία, στρογγυλή περιοχή σκοταδιού και πολύ μειωμένο ηλιακό φως που ταξιδεύει πέρα από την ατμόσφαιρα της Γης σε ένα σχετικά στενό μονοπάτι κατά τη διάρκεια της ημέρας», δήλωσε ο Serra-Ricart. "Η επίδρασή της στην ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι εξαιρετικά παρόμοια με αυτό που συμβαίνει κατά την ανατολή και το ηλιοβασίλεμα και δημιουργεί αλλαγές στην ατμόσφαιρα της Γης που θέλουμε να μετρήσουμε."
Η ομάδα θα παρακολουθεί πόσο και πόσο γρήγορα μειώνεται η θερμοκρασία στη σκιά όταν η Γη καλύπτεται πλήρως από τον ήλιο. Θα παρακολουθούν επίσης τις αλλαγές στην ιονόσφαιρα για να κατανοήσουν καλύτερα πώς επηρεάζει τη νυχτερινή ραδιοφωνική λήψη.
Αν και η σκιά του φεγγαριού θα παράγει μια σύντομη νυχτερινή ιονόσφαιρα, θα διαφέρει από τη συνήθη βραδινή ατμόσφαιρα.
"Η σκιά του φεγγαριού είναι σχετικά μικρή στη Γη και ταξιδεύει με υπερηχητικές ταχύτητες. Πιθανότατα θα παράγει μερικά ενδιαφέροντα εφέ που μπορεί να είναι ανιχνεύσιμα σε συνηθισμένα ραδιόφωνα ή μικρούς δέκτες", δήλωσε ο Serra-Ricart.
Δεν θα είναι η πρώτη φορά που η ιονόσφαιρα μελετήθηκε κατά τη διάρκεια μιας έκλειψης. Κατά τη διάρκεια της έκλειψης του 1999 στο Ηνωμένο Βασίλειο, οι επιστήμονες ενθάρρυναν τους ανθρώπους να χρησιμοποιήσουν ένα ραδιόφωνο για να παρακολουθούν τις αλλαγές στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Επιστήμονες πολιτών συντονίστηκαν σε έναν ραδιοφωνικό σταθμό στην Ισπανία που ανιχνεύθηκε στο Ηνωμένο Βασίλειο για να προσδιορίσουν πόσο μακρύτερα τα ραδιοκύματα ταξίδεψαν κατά τη διάρκεια της έκλειψης.
"Αν και τα ιονοσφαιρικά αποτελέσματα των ηλιακών εκλείψεων έχουν μελετηθεί για πάνω από 50 χρόνια, παραμένουν πολλά αναπάντητα ερωτήματα. Γνωρίζουμε περίπου πώς συμβαίνει αυτό, αλλά όχι ακριβώς. Η έκλειψη θα δώσει στους ερευνητές την ευκαιρία να εξετάσουν τη διαδικασία φόρτισης και αποφόρτισης σε σχεδόν πραγματικό χρόνο. "
Σημείωση εκδότη: Εάν τραβήξετε μια καταπληκτική εικόνα του 2 Ιουλίου 2019 συνολική ηλιακή έκλειψη και θα ήθελα να το μοιραστώ με τους αναγνώστες του Space.com, να στείλετε τις φωτογραφίες, τα σχόλιά σας και το όνομα και την τοποθεσία σας στο [email protected].
- Κυνηγώντας ηλιακές εκλείψεις: Q&A με τον Jay Pasachoff
- Εδώ έχουν μάθει οι επιστήμονες από τις συνολικές ηλιακές εκλείψεις
- Σύνολο ηλιακών εκλείψεων: Πόσο συχνά εμφανίζονται (και γιατί);
