Pe un munte din Wyoming, eclipsa aduce uimire – și, sperăm, răspunsuri

Vizualizați videoclipul

CASPER MOUNTAIN, Wyo. — Nu se aseamănă cu un apus de soare. E frig și întuneric, dar nu este ca noaptea, sau chiar ca în amurg. Luna pur și simplu se fixează la locul lor peste ultimele bucăți de soare, transformând soarele într-o gaură întunecată. Singura iluminare – un fel de lumină plată, fantomatică, metalică – este de la streamerele de gossamer care se întind spre marginile cerului.

Am scris despre știința eclipsei și am intervievat cercetători care studiază acel halou ciudat timp de aproape o lună. Credeam că știu la ce să mă aștept de la prima mea eclipsă totală de soare.

N-am avut nici o idee.

Sunt într-o tabără de vară baptistă numită Camp Wyoba, la aproximativ o jumătate de oră cu mașina pe un munte de la Casper, Wyo., cu un grup de ingineri și fizicieni solari. Majoritatea provin de la Centrul Național pentru Cercetare Atmosferică, sau NCAR, din Boulder, Colorado.

Prezența noastră aici este o lovitură de noroc: Mary Beth, soția cercetătorului NCAR pensionat, Mary Beth, este un pastor baptist. Când și-au dat seama că tabăra va fi în calea eclipsei totale, Mankins au sugerat organizarea unui eveniment, cu o prelegere științifică cu o seară înainte și o slujbă la biserică dimineața. De asemenea, i-au invitat pe foștii colegi ai lui Mankin NCAR să-și aducă experimentele – și familiile lor.

Cu o zi înainte de eclipsă, oamenii de știință și-au testat echipamentul pe un câmp din vârful Muntelui Casper, lângă tabără, în timp ce un grup de copii jucau dodgeball în apropiere. Dar până după-amiază, norocul echipei părea să fie slab. Unul dintre telescoapele lor a început să funcționeze defectuos într-un mod pe care nu îl văzuseră înainte. Au avut mai puțin de 24 de ore să o repare. „Este un lucru foarte rău dacă nu reușim să mergem”, a spus liderul instrumentelor Steven Tomczyk.

Tomczyk și colegii săi au pus aici sus trei telescoape și un spectrometru de mărimea unei măsuțe de cafea pentru a încerca să rezolve unul dintre cele mai mari mistere ale coroanei solare: de ce această atmosferă solară eterică este mult mai fierbinte decât suprafața soarelui?

ÎN ÎNTUNERIC Acest videoclip time-lapse arată modul în care un grup de fizicieni și ingineri solari care studiază atmosfera slabă a soarelui s-a menținut ocupat pe tot parcursul totalității, dar a ajuns și să arunce o privire asupra coroanei cu propriii ochi. În prim-plan, Paul Bryans și Ben Berkey descoperă și acoperă lentilele telescoapelor, în timp ce Steven Tomczyk, Alyssa Boll și Keon Gibson înregistrează date, iar Philip Judge indică ora. L. Grossman

Suprafața vizibilă a soarelui este de aproximativ 5.500 ° Celsius. Totuși, mai sus, în atmosfera soarelui, temperatura sare la 10.000 ° C și apoi face un salt brusc la milioane de grade. Este un adevărat puzzle de ce. Majoritatea materialelor transferă căldură prin lovirea atomilor unul în altul sau prin curenți învolburați. În coroană, care este formată dintr-un gaz încărcat difuz numit plasmă, particulele sunt atât de îndepărtate, încât niciunul dintre scenarii nu pare probabil.

Fizicienii solari sunt destul de siguri că câmpul magnetic al coroanei este oarecum de vină pentru încălzire (SN Online: 16.08.17), dar este atât de slab încât nu a fost niciodată măsurat direct. Așadar, echipa din Wyoming speră să renunțe la înțelegerea câmpului magnetic. Experimentele lor vor lua măsuri pentru măsurarea forței și formei sale, astfel încât un viitor telescop să poată face o măsurare mai completă.

Spectrometrul va măsura corona în lungimi de undă în infraroșu între 1 și 6 micrometri – prima dată când a fost măsurat complet în acest interval. Lumina infraroșie este o sondă bună a câmpului magnetic, deoarece câmpurile magnetice mai puternice modifică modul în care lumina este emisă în acest interval. Atomii din coroană sunt atât de fierbinți încât renunță la mulți dintre electronii lor – se știe că atomii de fier pierd până la jumătate din numărul lor inițial. Electronii rămași sunt adesea excitați la niveluri de energie mai înalte și, atunci când revin în starea lor originală, emit o particulă de lumină într-o anumită lungime de undă. Acel foton apare ca un vârf în spectru.

Câmpurile magnetice fac ca nivelurile de energie mai înalte să fie împărțite în două noi niveluri, astfel încât electronii se scufundă de pe două platforme diferite și emit diferite particule de lumină. Asta face ca vârful să se împartă și în două. Cu cât câmpul magnetic este mai puternic, cu atât distanța dintre vârfuri este mai mare.

Spectrometrul nu va vedea direct soarele – este în interiorul unei remorci. O gaură în peretele remorcii duce la o oglindă înclinată, care va urmări soarele eclipsat în timp ce acesta se mișcă pe cer și va direcționa lumina către instrument.

Acolo, un divizor de fascicul va împărți lumina în două și o va direcționa printr-o serie de oglinzi placate cu aur. În cele din urmă, fasciculele de lumină vor fi recombinate. Dacă totul merge bine, forma undei de lumină de la sfârșit va permite echipei să calculeze spectrul infraroșu al soarelui. Ei caută vârfuri deja cunoscute în spectru – unul din siliciu care a pierdut opt ​​electroni, de exemplu, a fost observat în 2003, când soarele nu a fost eclipsat – și unele teoretizate în anii 1990, dar nu au fost niciodată observate.

„Suntem la marginea zdrențuită a semnalului nostru la zgomot”, spune James Hannigan, care este responsabil cu spectrometrul. „Chiar nu sunt sigur ce vom vedea.”

Această eclipsă este călătoria primară a acestui instrument; a fost proiectat în anii 1990, dar finalizat cu doar câteva luni în urmă. A avut și dureri de cap de ultim moment, spune Hannigan. Divizorul de fascicul, un fel de oglindă semitransparentă, a trebuit să fie lustruit până când înălțimea lui nu a variat cu mai mult de 80 de nanometri – sau 80 de miliarde de metru. A fost atât de greu de făcut, încât echipamentul a ajuns la casa lui Hannigan cu doar nouă zile înainte de eclipsă. „Este puțin mai obosit decât mi-aș fi dorit”, spune Hannigan. „Mi-ar fi plăcut să testez chestia asta în ultima lună și jumătate, dar așa este.”

Afară, Tomczyk și restul echipajului testează cele trei telescoape. Se va face o fotografie a întregii coroane în lungimi de undă în infraroșu până la 10 raze solare distanță de suprafața soarelui. Acest lucru va oferi context pentru celelalte măsurători, permițând echipei să-și dea seama de puterea câmpului în diferite părți ale coroanei.

Un altul este de fapt două telescoape legate între ele: unul în infraroșu și unul care măsoară lungimile de undă vizibile. Ambele trimit date către un spectrograf, care împarte lumina în toate lungimile de undă componente. Sarcina telescopului de lumină vizibilă este să preia un spectru rapid al straturilor atmosferei solare dintre fotosferă și coroană, o zonă numită cromosferă.

PRIMA VEDERE Telescopul de lumină vizibilă al echipei NCAR a captat spectrul soarelui în ultimele câteva secunde de totalitate. Acesta este un exemplu de date pe care echipa le va sorta în săptămânile următoare. Fizicianul solar Philip Judge spune că vede deja câteva trăsături tentante în ea. P. Judecător/NCAR

Cromosfera este vizibilă doar pentru câteva secunde la începutul și sfârșitul unei eclipse. Pentru acele câteva secunde, telescopul vizibil va face o fotografie la fiecare 1/125 de secundă. „Ne va ajuta să înțelegem cum se schimbă atmosfera odată cu înălțimea, ceea ce ajută la conectarea coroanei la suprafață”, spune Philip Judge, unul dintre cercetătorii principali ai experimentului.

Al treilea telescop – o cameră de polarizare care va măsura forma câmpului magnetic – este cel care acționează.

„Am repetat acest dans în ultimele două zile”, spune Ben Berkey, care lucrează pentru NCAR din Hawaii. Au exersat fiecare mișcare pe care o vor face în timpul eclipsei: verificați dacă soarele se află în câmpul vizual al fiecărui telescop; scoateți capacele lentilelor exact la momentul potrivit, pentru a avea cât mai mult timp vizionarea coroanei fără a prăji instrumentele delicate; si asa mai departe.

„Dacă lucrurile sunt plictisitoare, nu este neapărat un lucru rău”, spune Tomczyk în timpul unei expuneri.

„Dar nu te vei plictisi”, spune Paul Bryans, unul dintre liderii științei. „Veți urmări eclipsa parțială.”

Până la ora 16, problema cu polarimetrul este rezolvată: computerul care stochează datele avea nevoie de un hard disk reconfigurat. Echipa este atât de nervoasă de pierderea datelor încât plănuiește să facă patru copii ale hard disk-urilor înainte de a părăsi Casper Mountain și să le trimită înapoi la NCAR în patru mașini diferite, pentru orice eventualitate. „Sunt prețioase”, spune Tomczyk.

Dimineața eclipsei răsare răcoroasă și senină.

Deja se face răcoare când judecătorul urlă: „Avertisment de două minute!” Echipa intră în acțiune, aruncând o privire la ultimele felii minuscule de lumină solară prin ochelari de eclipsă.

Momentul totalității este brusc și absolut. Corona iese la vedere dintr-o dată, îndreptându-și brațele argintii spre vârfurile copacilor și spre cer. Oamenii se bucură; niște copii țipă. Cineva îmi împrumută un binoclu și prin ele pot vedea cromosfera, strălucind în roșu și violet. Îl văd pe Mercur, cuibărit chiar lângă coroană.

Și la fel de brusc, s-a terminat. Judecătorul numără invers secundele până la sfârșitul totalității și, la timp, soarele revine. Este incredibil cât de multă lumină oferă acel punct minuscul de lumină solară. Mi s-a spus că o eclipsă de 99 la sută nu seamănă deloc cu o eclipsă totală. Am inteles acum.

Între timp, Tomczyk și echipajul își fac deja copii de siguranță ale datelor și își iau telescoapele de pe trepiedele lor. Toate instrumentele au funcționat, deși vor trebui să ducă datele înapoi la Boulder și să le proceseze pentru a ști dacă au obținut tot ce și-au sperat.

„Cine știe ce vom vedea”, spune Tomczyk. „Mă simt epuizat. Și ușurat.”


Nota editorului: această poveste a fost actualizată la 24 august 2017, pentru a corecta legenda fotografiei. Punctul luminos din colțul din stânga jos este sistemul stelar Regulus, nu Mercur.