Auringon heikko korona paistaa kirkkaasti täydellisen auringonpimennyksen aikana.
(Kuva: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / Ľubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)
Etelä-Amerikassa miljoonat silmät kääntyvät taivaalle kuun liikkuessa auringon edessä esittämään aurinkopimennys tänään (2. heinäkuuta). Vaikka melkein koko maanosa näkee kuun peittävän ainakin osan auringosta, Chilen ja Argentiinan osien taivaan tarkkailijat kokevat muutaman päivän päivähämärän, kun kuu hävittää auringon kokonaan auringonpimennyksessä.
Mutta vaikka suurin osa skywatchersista kastelee kunnioitusta herättävässä näkymässä, jotkut kääntävät tapahtuman kriittisemmän, tieteellisen silmän. Pimennys tapahtuu Kansallisen tiedesäätiön (NSF) Cerro Tololo -merkinnällisessä observatoriossa Pohjois-Chilessä, jossa viisi tutkijaryhmää tutkii auringon ja maan ilmakehää pimennyksen aikana saadakseen vaikeasti havaittavissa olevia havaintoja, jotka ovat vain saatavilla päivänvalon pimeyden lyhytaikaisina hetkinä.
"2. heinäkuuta NSF: n rahoitus antaa tutkijoille mahdollisuuden hyödyntää arvokasta mahdollisuutta täydellisestä auringonpimennyksestä tutkia auringon koronaa", totesi NSF: n ohjelmajohtaja David Boboltz. Aurinko pysyy piilossa 2 minuuttia ja 6 sekuntia kaukoputkella.
Vaikka kuu liikkuu usein osan aurinkoa edeltäessä osittaisia aurinkopimennyksiä, joita tapahtuu keskimäärin muutama vuosi vuodessa, aurinko on täysin tukossa kokonaisen aurinkopimennyksen aikana. Ero kokonaisen auringonpimennyksen ja osittaisen pimennyksen välillä, vaikka 99% auringosta on suojattu, on dramaattinen, ja se voi sallia laajemman valikoiman tieteellisiä kokeita. Kun auringon runko on kokonaan tukossa, vaikea sisäkorona tulee näkyviin.
Erittäin kuumista kaasuista koostuva korona on salaperäisesti kuumempi kuin auringon pinta. Korkeasta lämpötilasta huolimatta se on miljoonia kertoja himmeämpi kuin auringon näkyvä runko, sen heikko luonteen vuoksi. Koronan tutkiminen voi paljastaa näkemyksiä auringon tuottamasta avaruussäästä, jolla voi olla merkittäviä vaikutuksia maan päälle.
Arvokkaan tieteen suorittamisen lisäksi kukin joukkue on esittänyt pimennyspyyntösuunnitelman, johon osallistuvat Chilen paikalliset ja ulkomaalaiset opiskelijat, harrastelijatähtitieteilijät ja suuri yleisö.
Vuosikymmenten mittainen kokeilu
1990-luvulla amerikkalainen tähtitieteilijä Jay Pasachoff aloitti tarkkailuohjelman, joka on sittemmin jatkanut muuttuvan auringon seurantaa. Mittaamalla koronan nykyisen värin, muodon ja lämpötilan tutkijat toivovat voivansa ymmärtää paremmin auringosta tulevia purkauksia ja juovia.
Pasachoff, tähtitieteen professori Williams Collegessa, Massachusettsissa, on yksi kolmesta miehestä, joilla on ennätys tarkkailla kaikkein kokonaisimpia aurinkopimennyksiä. Hän on matkustanut maailmaa tarkkailemaan 70 aurinkopimennystä, joista 34 on aurinkopimennyksiä.
"Jokainen pilkka, jonka saamme auringosta täydellisen auringonpimennyksen aikana - vain muutaman minuutin välein noin 18 kuukauden välein - antaa meille erilaisia piirteitä katsottavaksi", Pasachoff totesi lausunnossa.
Auringon piirteiden havainnointi voi auttaa parantamaan ymmärrystämme koronan massan ejektioista (CME), auringon pinnasta kulkevan varautuneen materiaalin purkauksista. Kun nämä palat liikkuvat avaruudessa ulospäin, ne voivat törmää maapallon kaltaisten planeettojen kanssa ja olla vuorovaikutuksessa niiden magneettikentien kanssa. Vuonna 1859 Carrington-tapahtumana tunnettu aurinko supertähti aiheutti sähköiskuja ja oikosulkuja pitkin sähkön johtoja, jopa sallien virransyöttöstään irrotettujen sähkeiden työskennellä. Vastaavalla tapahtumalla nykyään paljon elektronisemmassa maailmassa voi olla merkittäviä vaikutuksia.
Pasachoffin tiimi tutkii myös suuria koronaalisia rakenteita, joita kutsutaan viiroiksi, teräviä alueita, jotka esiintyvät useimmissa koronan kuvissa. Koska koko vuoden 2019 aurinkopimennys tapahtuu suhteellisen hiljaisessa auringon 11-vuotisen aktiivisuussyklin aikana, se tarjoaa harvinaisen kuvan aurinkopolaarisista palloista, avoimen magneettikentän kimppuista, joita syntyy aurinkojen pohjoisissa ja eteläisissä napoissa.
"Odotan myös, että voimme verrata havaintoitamme pimennyksen aikana tapahtuneesta koronasta ... ennusteiden kanssa, jotka kollegat tekevät ennen pimennystä Auringon magneettikentän ja edellisen kuukauden auringonpilkkujen perusteella", sanoi Pasachoff. Ennusteet ja havainnot yhdistetään tietokonekuviin, kun pimennys on päättynyt.
Auringon lämpötila muuttuu myös 11-vuotisen jakson aikana. Mittaamalla ylikuumennettua rautaa koronassa ryhmä pystyy mittaamaan koronan kokonaislämpötilan tutkiakseen, kuinka se on muuttunut ajan myötä.
'Solar Wind Sherpas'
Toinen tutkijaryhmä, joka tunnetaan nimellä "Solar Wind Sherpas", tutkii aurinkokoronaa kolmesta eri paikasta Etelä-Amerikassa. Havaijin yliopiston tähtitieteilijä Shadia Habbalin johtama ryhmä tutkii aurinkoa Cerro Tololosta ja kahdesta muusta Argentiinan paikasta. Sen lisäksi, että lisätään mahdollisuuksia havaita aurinkoa selkeällä säällä, useiden kohteiden käyttö antaa tutkijoille mahdollisuuden mitata myös sepelvaltimorakenteen muutoksia, jotka tapahtuvat hyvin pieninä ajanjaksoina.
Suunnitelma ei ole uusi. Habbaiin joukkue käytti samanlaista strategiaa 21. elokuuta 2017 auringonpimennyksen aikana Yhdysvalloissa. Niiden tavoitteena on lisätä havainnoissa käytettyjen instrumenttijoukkojen määrää ja tutkia erilaisia aallonpituuksia, joita ei ole vielä tutkittu.
Tähtitieteilijät suunnittelevat monen aallonpituuden kuvantamista ja spektroskopisia mittauksia, jotka hajottavat valon komponenttien aallonpituuksiksi, kemiallisen koostumuksen, lämpötilan, tiheyden, lämmölle liittymättömän liikkeen ja koronan eri osien virtausten havaitsemiseksi. Jokainen ominaisuus tutkitaan lähellä auringon pintaa, missä tapahtuu suurin muutos aurinko-magneettikentässä ja missä syntyy ja aurinkoa tuulen ja sepelvaltimoiden massan ejektioita esiintyy.
Habbal sanoi, että pimennys on ainutlaatuinen ", koska se tapahtuu myöhään iltapäivällä ja aurinko on erittäin matalassa korkeudessa. Lisäksi aurinko on lähellä aurinkoa minimiin, joten rakenteiden jakauma aurinkokoronassa on erilainen kuin kaksi vuotta sitten ."
'Suuri saavutus kansalaisuustieteelle'
Japanin kansallisen tähtitieteellisen observatorion tähtitieteilijät asettavat myös useita asemia pimennyksen tutkimiseksi. Yoichiro Hanaokan joukkue suorittaa havainnot koronasta lähellä pintaa - alueesta, joka ei ole näkyvissä avaruuspohjaisille observatorioille, kuten NASA: n aurinko- ja hemosfäärin observatorio (SOHO) ja maanpäällisten aurinkosuhteiden observatorio (STEREO). Yhdistämällä maapallon ja avaruudesta saatavat kuvat Hanaoka ja hänen kollegansa pystyvät rakentamaan kokonaisen kuvan koronasta.
Hanaokan joukkue ei muodostu täysin ammattilaisista.
"Aiomme tehdä yhteistyötä amatöörihavaitsijoiden kanssa, jotka ovat levinneet laajasti Chilen ja Argentiinan pimennyspolulle, järjestääksemme useiden kohteiden havaintoja", hän sanoi. Kaikkien näiden havaintojen yhdistäminen antaa käsityksen siitä, kuinka korona muuttuu ajan myötä. "Se tulee olemaan suuri saavutus kansalaistieteelle", Hanaoka sanoi.
Polarisoiva projekti
Koronan magneettikentällä ja sen sisällä olevilla rakenteilla on keskeinen rooli avaruussäässä. Auringon magneettikentän suunnan mittaaminen voi auttaa ennakoimaan sitä, mikä ajaa avaruussäätapahtumia, kuten CME. Mutta luotettavat magneettikentän mittaukset ovat edelleen haaste.
Auringon magneettikentän mittaamiseksi tutkijoiden on mitattava auringosta tulevan valon polarisaatio. Kuten polarisoidut aurinkolasit, myös aurinkokaukoputkien polarisaattorit suodattavat valoa, joka ei vastaa niiden suuntaa.
"Kiertämällä näitä polarisaattoreita voimme koota auringon magneettikentän muodon", sanoo Paul Bryans, University Corporationin ilmakehätutkimuksen tutkija, joka johtaa hanketta tutkimaan auringon magneettikenttää. "Tämä auttaa meitä ymmärtämään, minkä tyyppiset magneettikentän kokoonpanot voivat johtaa purkautuviin tapahtumiin", hän sanoi.
Takaisin maan päälle
Vaikka neljä ensimmäistä NSF-joukkuetta kääntää silmänsä aurinkoon, viides pitää näkymän tiukasti maan päällä. Espanjassa Instituto de Astrofísica de Canariasin (IAC) tutkijan Miquel Serra-Ricartin johtama ryhmä tutkii maapallon ilmakehän lämpötilan muutoksia, erityisesti ionosfäärin - yläkerroksen, joka on noin 50-600 mailia ( 80 - 1 000 km) maanpinnan yläpuolella - kuun varjon kuljettaessa observatorion yli.
"Koko aurinkopimennys tuottaa leveän, pyöreän pimeän alueen ja vähentää huomattavasti auringonvaloa, joka kulkee maapallon ilmakehän yli suhteellisen kapealla polulla päivällä", Serra-Ricart sanoi. "Sen vaikutus aurinkosäteilyn voimakkuuteen on huomattavan samanlainen kuin mitä tapahtuu auringonnousun ja auringonlaskun aikaan, ja se luo muutoksia maan ilmakehään, jonka haluamme mitata."
Ryhmä seuraa, kuinka paljon ja kuinka nopeasti lämpötila laskee varjossa, kun aurinko peittää kokonaan maapallon. He seuraavat myös muutoksia ionosfäärissä ymmärtääksesi paremmin, miten se vaikuttaa yöllä pitkän matkan radiovastaanottoon.
Vaikka kuun varjo tuottaa lyhyen yöaikaisen ionosfäärin, se eroaa tavallisesta ilta-ilmakehästä.
"Kuun varjo on suhteellisen pieni maan päällä ja kulkee yliäänenopeudella. Se tuottaa todennäköisesti mielenkiintoisia tehosteita, jotka saattavat olla havaittavissa tavallisissa radioissa tai pienissä vastaanottimissa", sanoi Serra-Ricart.
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun ionosfääriä tutkitaan pimennyksen aikana. Vuoden 1999 Yhdistyneen kuningaskunnan pimennyksen aikana tutkijat rohkaisivat ihmisiä käyttämään radiota yläilmakehän muutosten seuraamiseen. Kansalaisten tutkijat virittivät Yhdistyneessä kuningaskunnassa havaittavissa olevan radiokanavan Espanjassa määrittääkseen kuinka paljon kauempana radioaallot kulkivat pimennyksen aikana.
"Vaikka aurinkopimennysten ionosfäärisiä vaikutuksia on tutkittu yli 50 vuoden ajan, monia vastaamattomia kysymyksiä on jäljellä. Tiedämme karkeasti, kuinka tämä tapahtuu, mutta ei tarkalleen. Pimennys antaa tutkijoille mahdollisuuden tutkia lataus- ja latausprosessia melkein reaaliajassa. "
Toimittajan huomautus: Jos napsautat uskomattoman kuvan 2. heinäkuuta 2019 auringonpimennys ja haluaisi jakaa sen Space.com: n lukijoiden kanssa, lähettää valokuvasi, kommenttisi sekä nimesi ja sijaintisi osoitteeseen [email protected].
- Chasing Solar Eclipses: Kysymyksiä ja vastauksia Jay Pasachoffin kanssa
- Tässä on mitä tutkijat ovat oppineet aurinkolaskujen kokonaismäärästä
- Aurinkolaskujen kokonaismäärä: Kuinka usein niitä tapahtuu (ja miksi)?
