Тенісна корона Сонця яскраво світить під час повного сонячного затемнення.
(Зображення: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / omubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)
У Південній Америці мільйони очей повернуться до неба, коли місяць рухається перед сонцем, щоб сьогодні (2 липня) представити сонячне затемнення. У той час, як майже весь континент побачить, що Місяць прикриває принаймні частину сонця, спостерігачі на небі в частинах Чилі та Аргентини зазнають декількох моментів денного сутінків, коли місяць повністю затьмарить сонце під час повного затемнення Сонця.
Але в той час, як більшість глядачів-любителів зйомок намокають у дивовижному погляді, деякі звернуть більш поважний науковий погляд на подію. Затемнення відбудеться над Міжамериканською обсерваторією Національного фонду науки (NSF) Серро Тололо на півночі Чилі, де п'ять команд вчених вивчать атмосферу Сонця та Землі під час затемнення, щоб отримати лише важкі для огляду спостереження у швидкоплинні хвилини денної темряви.
"2 липня фінансування NSF дасть змогу вченим скористатися дорогоцінною можливістю повного затемнення сонячної енергії для вивчення коронки сонця", - заявив у програмі директор програми NSF Девід Бобольц. Сонце залишатиметься прихованим протягом 2 хвилин і 6 секунд у телескопі.
У той час як Місяць часто рухається перед частиною Сонця під час часткових затемнень, що трапляються в середньому кілька разів на рік, сонце повністю блокується під час повного затемнення Сонця. Різниця між повним затемненням сонця та частковим затемненням, навіть коли 99% Сонця захищено екраном, є драматичною і може дозволити більш широкий спектр наукових експериментів. Коли тіло Сонця повністю блокується, невловима внутрішня корона стає видимою.
Складена з надзвичайно гарячих газів, корона таємниче гаряча, ніж поверхня сонця. Незважаючи на свою високу температуру, він в мільйони разів тьмяніший за видиме тіло Сонця, завдяки своїй малої природі. Вивчення корони дозволяє виявити уявлення про космічну погоду, породжену сонцем, яка може мати значний вплив на Землю.
Окрім виконання цінних наук, кожна команда окреслила план пропаганди затемнення щодо залучення місцевих чилійських та іноземних студентів, астрономів-аматорів та широкої громадськості.
Експеримент довгий десятиліття
У 1990-х американський астроном Джей Пасахофф розпочав програму спостереження, яка з тих пір продовжує стежити за мінливим сонцем. Виміряючи поточний колір, форму та температуру корони, вчені сподіваються покращити своє розуміння вивержень та розтяжок, що надходять від сонця.
Пасахофф, професор астрономії в коледжі Вільямса в штаті Массачусетс, є одним із трьох чоловіків, які тримають рекорд за спостереженням за найповнішими сонячними затемненнями. Він подорожував світом, спостерігаючи 70 сонячних затемнень, з них 34 - загальні сонячні затемнення.
"Кожен огляд, який ми отримуємо від сонця під час повного затемнення сонячної енергії - лише пару хвилин кожні 18 місяців або близько того, - дає нам різний набір особливостей, на який слід дивитися", - сказав Пасахофф у заяві.
Спостереження за особливостями сонця може допомогти вдосконалити наше розуміння викидів корональної маси (СМЕ), вивержень зарядженого матеріалу, що викидається з поверхні Сонця. Коли ці скупчення подорожують назовні у космос, вони можуть стикатися з планетами, як Земля, та взаємодіяти з їх магнітними полями. У 1859 році сонячна буря, відома як подія Керрінгтона, спричинила електричні потрясіння та шорти по телеграфних проводках, навіть дозволяючи телеграфам відключатись від джерела живлення. Подібна подія сьогодні, в далеко більш електронному світі, може мати значні наслідки.
Команда Пасахофа також вивчить великі корональні структури, відомі як стримери, точкові регіони, які з'являються на більшості зображень корони. Оскільки повне сонячне затемнення в 2019 році відбувається під час відносно тихої частини 11-річного циклу активності Сонця, воно надасть рідкісний вигляд сонячних полярних потоків, пучків відкритих магнітних полів, що утворюються на сонячному північному та південному полюсах.
"Я також з нетерпінням чекаю порівняння наших спостережень за короною, знятою під час затемнення ... з прогнозами, які роблять колеги перед затемненням на основі магнітного поля Сонця та сонячних плям за попередній місяць", - сказав Пасахофф. Прогнози та спостереження будуть поєднані в комп'ютерних образах, коли затемнення закінчиться.
Температура сонця також змінюється протягом 11-річного циклу. Вимірюючи перегріте залізо в короні, команда зможе виміряти загальну температуру корони, щоб вивчити, як вона змінювалася з часом.
'Сонячний вітер Шерпи'
Друга група дослідників, відома як "Сонячний вітер Шерпи", вивчить коронку Сонця з трьох різних місць по всій Південній Америці. Під керівництвом астронома Шадіа Хаббал з Гавайського університету ця група вивчатиме сонце з Серро Тололо та двох інших місць в Аргентині. На додаток до збільшення шансів побачити сонце в ясну погоду, наявність декількох ділянок також дозволить дослідникам виміряти зміни корональної структури, що відбуваються за дуже малі часові шкали.
План не новий. Команда Хаббаї використовувала подібну стратегію під час повного затемнення Сонячного Союзу 21 серпня 2017 року. Їх мета - збільшити набір інструментів, що використовуються в спостереженнях, та вивчити різні довжини хвиль, які ще не вивчені.
Астрономи планують використовувати багатохвильові зображення та спектроскопічні вимірювання, які розбивають світло на його складові довжини хвиль, для виявлення хімічного складу, температури, щільності, руху, не пов'язаного з теплом, та відтоків різних частин корони. Кожен атрибут вивчатиметься поблизу сонячної поверхні, де відбувається найбільша зміна сонячного магнітного поля і де сонячне вітер та викиди корональної маси народжуються та випливають із сонця.
Хаббал сказав, що затемнення є унікальним, "оскільки воно відбувається пізно вдень, а сонце буде на дуже низькій висоті. Також сонце близьке до сонячного мінімуму, тому розподіл структур у сонячній короні буде відрізнятися від двох років тому . "
«Прекрасне досягнення для громадянської науки»
Астрономи з Національної астрономічної обсерваторії Японії також встановлять кілька станцій для вивчення затемнення. Команда Йоїчіро Ханаоки проведе спостереження за короною близько до поверхні, регіону, не видному для космічних обсерваторій, таких як Сонячна та Геліосферна обсерваторія НАСА (SOHO) та Обсерваторія сонячних наземних відносин (STEREO). Поєднуючи наземні зображення із зображеннями, отриманими з космосу, Ханаока та його колеги зможуть побудувати повне зображення корони.
Команда Ханаоки не буде повністю складена з професіоналів.
"Ми збираємось співпрацювати з спостерігачами-любителями, широко розповсюдженими по шляху повного затемнення в Чилі та Аргентині, щоб організувати спостереження на багатьох місцях", - сказав він. Поєднання всіх цих спостережень дасть уявлення про те, як змінюється корона з часом. "Це буде великим досягненням для громадянської науки", - сказав Ханаока.
Поляризаційний проект
Магнітне поле корони та структури в ній відіграють фундаментальну роль у космічній погоді. Вимірювання орієнтації сонячного магнітного поля може допомогти передбачити, що зумовлює події космічної погоди, як СМЕ. Але надійні вимірювання магнітного поля залишаються проблемою.
Для вимірювання магнітного поля Сонця вченим доводиться вимірювати поляризацію світла, що виходить від сонця. Як і поляризовані сонцезахисні окуляри, поляризатори на сонячних телескопах фільтрують світло, що не відповідає їх орієнтації.
"Обертаючи ці поляризатори, ми можемо скласти разом форму магнітного поля на Сонце", - каже Пол Брайанс, науковий співробітник Університетської корпорації досліджень атмосфери, який очолить проект з вивчення магнітного поля Сонця. "Це допоможе нам зрозуміти, які типи конфігурацій магнітного поля можуть призвести до виверження подій", - сказав він.
Назад на Землю
У той час як перші чотири команди NSF будуть дивитись на сонце, п'ята збереже погляд на Землі. Команда під керівництвом Мікеля Серра-Рікарта, дослідника Інституту астрофізики Канарії (IAC) в Іспанії, дослідить зміни температури земної атмосфери, зокрема іоносфери - верхнього шару, що лежить приблизно від 50 до 600 миль ( 80-1000 кілометрів) над земною поверхнею - як тінь Місяця подорожує над обсерваторією.
"Повне сонячне затемнення створює широку, круглу область темряви і значно зменшує сонячне світло, яке протягом дня пересувається по атмосфері Землі порівняно вузьким шляхом", - сказала Серра-Рікарт. "Його вплив на інтенсивність сонячного випромінювання надзвичайно схожий на те, що відбувається на сході та заході сонця, і це створює зміни в атмосфері Землі, яку ми хочемо виміряти".
Команда буде відслідковувати, наскільки і як швидко падає температура в тіні, коли Земля повністю покрита сонцем. Вони також відслідковуватимуть зміни в іоносфері, щоб краще зрозуміти, як це впливає на нічний час радіоприймання на ніч.
Хоча тінь Місяця буде створювати короткочасну нічну іоносферу, вона відрізнятиметься від звичайної вечірньої атмосфери.
"Тінь Місяця на Землі порівняно невелика і подорожує з надзвуковими швидкостями. Це, ймовірно, спричинить цікаві ефекти, які можуть бути помітні на звичайних радіостанціях або маленьких приймачах", - сказала Серра-Рікарт.
Це буде не перший раз, коли іоносферу вивчали під час затемнення. Під час затемнення 1999 року над Великобританією вчені заохочували людей використовувати радіо для відстеження змін у верхніх шарах атмосфери. Громадяни вчені налаштувались на радіостанцію в Іспанії, яку можна виявити у Великобританії, щоб визначити, наскільки далі радіохвилі подорожували під час затемнення.
"Хоча іоносферні ефекти сонячних затемнень вивчаються протягом 50 років, багато питань без відповіді залишаються. Ми приблизно знаємо, як це відбувається, але не точно. Затемнення дасть дослідникам можливість вивчити процес зарядки та зарядки майже в реальному часі. "
Примітка редактора: Якщо ви оснастіть дивовижну картину 2 липня 2019 року повне сонячне затемнення і хотіли б поділитися цим з читачами Space.com, надіслати свої фотографії, коментарі та своє ім’я та місцезнаходження на [email protected].
- Переслідування сонячних затемнень: Питання та відповіді з Джеєм Пасахоффом
- Ось що вчені навчились із загальних сонячних затемнень
- Загальні сонячні затемнення: як часто вони виникають (і чому)?
