Cinci lucruri pe care le-am învățat din Marea Eclipsă Americană de anul trecut

A trecut un an de când eclipsa totală de soare din 21 august 2017 a captat milioane de imaginații în timp ce luna a șters pentru scurt timp soarele și a aruncat o umbră care a străbătut Statele Unite din Oregon până în Carolina de Sud..

„A fost un eveniment epic din toate punctele de vedere”, a declarat astrofizicianul NASA Madhulika Guhathakurta la o întâlnire a Uniunii Geofizice Americane la New Orleans în decembrie. Un sondaj arată că 88% dintre adulții din Statele Unite – aproximativ 216 milioane de oameni – au văzut eclipsa fie direct, fie electronic.

Printre aceștia s-au numărat oameni de știință și cetățeni de știință care și-au întors telescoapele spre cer pentru a aborda unele mari mistere științifice, solare și altele. Anul trecut, Știri Științe a pătruns adânc în întrebările pe care oamenii de știință sperau să le răspundă folosind eclipsa. La un an, ce am învățat?

1. Eclipsa a trimis ondulații prin atmosfera Pământului.

În mod normal, radiația soarelui desparte electronii de atomii din atmosferă, formând un strat încărcat numit ionosferă, care se întinde de la 75 la 1.000 de kilometri în sus. Dar când lumina soarelui dispare pentru scurt timp în timpul unei eclipse, electronii se reunesc cu atomii lor, creând o perturbare în ionosferă care este detectabilă cu receptorii de pe sol. (SN Online: 13.08.17).

Umbra supersonică a lunii a produs un val de atomi care se adună în ionosferă, asemănător valului de la prua unei bărci, a raportat în decembrie Shun-Rong Zhang de la Observatorul Haystack al MIT din Westford, Massachusetts. Deși astfel de valuri de arc au fost prezise în anii 1960, aceasta a fost prima dată când au fost observate definitiv.

Eclipsa a trimis, de asemenea, o val care călătorește prin termosferă, un strat neîncărcat al atmosferei de aproximativ 250 de kilometri înălțime, care a fost observat de la distanță de Brazilia la aproape o oră după încheierea eclipsei. (SN: 26.5.18, p. 14). Iar măsurătorile temperaturii, vitezei vântului și intensității luminii solare au arătat că eclipsa a schimbat pentru scurt timp vremea pe calea întunericului.

2. Să arăți că Einstein a avut dreptate nu este atât de simplu.

Fizicienii au urmărit umbra lunii pentru a reface experimentul iconic care a arătat că teoria relativității generale a lui Einstein este corectă (SN Online: 15.08.17). În viziunea lui Einstein, masa soarelui ar trebui să deformeze spațiu-timp suficient pentru ca pozițiile stelelor să pară ușor diferite în timpul unei eclipse. În timpul eclipsei de soare din mai 1919, astronomul britanic Arthur Stanley Eddington a făcut fotografii care i-au dat dreptate lui Einstein.

În timpul eclipsei din 2017, aproape un secol mai târziu, astronomul amator Donald Bruns din San Diego a făcut măsurători similare cu echipamente moderne și a ajuns la aceeași concluzie ca și Eddington: stelele vizibile în timpul eclipsei erau toate înclinate. Bruns și-a publicat rezultatele în Gravitația clasică și cuantică în martie.

Dar astrofizicianul Bradley Schaefer de la Universitatea de Stat Louisiana din Baton Rouge și alții au avut mult mai multe dificultăți în a reproduce măsurarea cu suficientă precizie pentru a arăta că Einstein avea dreptate. „„Bummer” este o subestimare”, spune Schaefer. „Totul acesta poate să fi fost în zadar.”

Schaefer a avut destule probleme încât să creadă că ar fi fost imposibil pentru Eddington să obțină precizia pe care o pretindea. Este posibil ca astronomul de mai devreme să fi găsit răspunsul corect din noroc, nu pentru că l-a măsurat de fapt.

3. Lumina infraroșie va ajuta la măsurarea câmpului magnetic al coroanei.

Unele experimente de eclipsă nu au revoluționat înțelegerea noastră asupra soarelui de la sine, dar vor permite celor viitoare să tragă vălul înapoi. Una dintre acestea a fost primele observații în infraroșu ale coroanei solare, aureola strălucitoare de plasmă fierbinte, difuză, care este vizibilă numai în întregime în timpul unei eclipse totale de soare. Forma și mișcarea acelei plasme sunt ghidate de câmpuri magnetice, dar câmpul magnetic al coroanei este atât de slab încât nu a fost niciodată măsurat direct. (SN Online: 16.08.17).

Studiile anterioare au sugerat că lungimile de undă în infraroșu ale luminii ar putea fi deosebit de sensibile la câmpul magnetic al coroanei. Așa că două grupuri au urmărit eclipsa din august 2017 în avioane pentru a obține câteva observații în infraroșu. Amir Caspi de la Southwest Research Institute din Boulder, Colorado, și colegii săi au realizat prima imagine în infraroșu a întregii coroane.

Zburând cu o altă aeronavă, Jenna Samra de la Universitatea Harvard a măsurat corona în cinci lungimi de undă specifice, dintre care una nu a mai fost văzută până acum. Compararea acestor rezultate cu observațiile luate de la sol în Casper, Wyo., (unde am urmărit eclipsa) a arătat că acele lungimi de undă sunt suficient de strălucitoare încât un telescop aflat acum în construcție în Hawaii va putea ajuta la maparea magnetismului coroanei. (SN Online: 29.5.18).

4. A afla ce încălzește corona va necesita mai multă muncă.

Aproape fiecare experiment care vizează soarele eclipsat în august anul trecut a avut vreo legătură cu cel mai mare mister solar dintre toate: de ce este corona atât de fierbinte? Suprafața solară fierbe la aproximativ 5500 ° Celsius, dar corona – în ciuda faptului că este mai departe de cuptorul solar și este făcută din material mult mai difuz – furie la milioane de grade.

La un an de la Marea Eclipsă Americană, oamenii de știință încă se scarpină în cap. Echipa lui Caspi a căutat valuri care ondulau prin coroană, care ar putea distribui energia departe de suprafața solară. Aceste unde ar putea ajuta, de asemenea, la îndepărtarea încurcăturilor magnetice din coroană și ar putea explica aspectul bine ordonat al acesteia (SN Online: 17.08.17).

Într-o măsurătoare complementară, grupul din Wyoming a văzut semne de atomi neutri de heliu în coroană, spune fizicianul solar Philip Judge de la Centrul Național de Cercetare Atmosferică din Boulder. Acei atomi neîncărcați reprezintă probabil material rece încorporat în coroană (SN Online: 16.06.17).

Pete asemănătoare au fost văzute în timpul eclipselor anterioare, deși este greu de imaginat cum supraviețuiesc atomii reci în căldura arzătoare, precum cuburile de gheață care rămân solide în supa fierbinte. Dar ciocnirile dintre ionii încărcați și atomii neutri ar putea ajuta la transformarea mișcărilor ordonate, precum undele lui Caspi, în căldură coronală.

Rezultatele de până acum sunt interesante, dar neconcludente, spune Caspi. „Este cu siguranță posibil să obținem rezultate foarte interesante doar din acest set de observații”, spune el. Dar pentru o problemă atât de mare precum încălzirea coronală, observațiile eclipselor pot juca un rol susținător pentru măsurători mai directe, cum ar fi cele pe care le va face sonda solară Parker recent lansată. (SN Online: 8/12/18).

5. Oamenii se uită deja la următoarea eclipsă.

Un sondaj realizat de cercetătorii de la Universitatea din Michigan a constatat că observatorii eclipselor au căutat mai multe informații despre eclipse, iar întrebările științifice au implicat în medie de 16 ori în cele trei luni care au urmat evenimentului.

Mai multe grupuri de cercetare planifică observații pentru următoarele eclipse totale, vizibile în America de Sud în iulie 2019 și decembrie 2020 (SN: 8/5/17, p. 32). Echipele lui Caspi și Samra speră să zboare din nou prin acele eclipse în aeronave.

Și amatorii și profesioniștii deopotrivă se pregătesc pentru Great American Eclipse versiunea 2.0, care va trece din Texas în Maine în 2024.

„Ochii tuturor sunt în 2024”, spune Caspi.