Päikese õrn koroon paistab eredalt täieliku päikesevarjutuse ajal.
(Pilt: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / Ľubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)
Lõuna-Ameerikas pöörduvad miljonid silmad taeva poole, kui kuu liigub päikese ees, et täna (2. juulil) esitada päikesevarjutus. Kui peaaegu kogu kontinendil on vähemalt osa päikesest kuukatteid näha, siis Tšiili ja Argentiina osade taevavaatlejad kogevad päevases hämaruses vaid hetki, kui kuu hävitab päikese täielikult päikesevarjutuses.
Kuid kuigi enamik taevavaatlejaid liguneb aukartust äratavale vaatepildile, pöörab mõni inimene sündmusele kriitilisema, teadusliku pilgu. Varjutus toimub Riikliku Teadusfondi (NSF) Cerro Tololo Ameerika-vahelise vaatluskeskuse kohal Põhja-Tšiilis, kus viis teadlaste meeskonda uurivad varjutuse ajal päikese ja Maa atmosfääri, et saada raskesti hoomatavaid vaatlusi, mis on kättesaadavad ainult päevavalguse pimeduse põgusatel hetkedel.
"2. juulil võimaldab NSF-i rahastus teadlastel kasutada päikese täieliku varjutuse hinnalist võimalust uurida päikesekorooni," ütles NSF-i programmi direktor David Boboltz avalduses. Päike jääb teleskoobi juures varjatuks 2 minutit ja 6 sekundit.
Kui kuu liigub sageli osa päikese ees osalise päikesevarjutuse ajal, mis toimub keskmiselt paar korda aastas, siis päike on täieliku päikesevarjutuse ajal täielikult blokeeritud. Erinevus kogu päikesevarjutuse ja osalise varjutuse vahel, isegi kui 99% päikesest on varjestatud, on dramaatiline ja võib lubada laiemat valikut teaduslikke katseid. Kui päikese keha on täielikult blokeeritud, muutub nähtamatu sisemine koroon.
Äärmiselt kuumadest gaasidest koosnev koroon on müstiliselt kuumem kui päikese pind. Vaatamata kõrgele temperatuurile on see oma õrna olemuse tõttu miljoneid kordi tuhmim kui päikese nähtav keha. Koroona uurimisel võib saada teadmisi päikese tekitatud kosmose ilmast, mis võib Maale märkimisväärset mõju avaldada.
Lisaks väärtuslike teadusuuringute läbiviimisele on iga meeskond visandanud eclipse teavitustegevuse kava, kuhu on kaasatud kohalikud Tšiili ja välisüliõpilased, amatöör-astronoomid ja üldsus.
Aastakümnete pikkune eksperiment
1990. aastatel alustas Ameerika astronoom Jay Pasachoff vaatlusprogrammi, mis on sellest ajast alates jätkanud muutuva päikese jälgimist. Koroona praeguse värvi, kuju ja temperatuuri mõõtmisega loodavad teadlased parandada oma arusaamist päikesest lähtuvatest pursketest ja vooderdistest.
Massachusettsi Williamsi kolledži astronoomiaprofessor Pasachoff on üks kolmest mehest, kellel on rekord kõige täielikumate päikesevarjutuste vaatlemisel. Ta on reisinud mööda maailma, et jälgida 70 päikesevarjutust, neist 34 kogu päikesevarjutust.
"Iga pilk, mida me päikesest täieliku päikesevarjutuse ajal saame - ainult paar minutit iga 18 kuu tagant - annab meile erineva funktsioonide komplekti, mida vaadata," ütles Pasachoff avalduses.
Päikese omaduste vaatlemine aitab parandada meie arusaamist päikesepinnast väljuvate koronaalsete massiheidete (CME), laetud materjali pursketest. Kuna need tükid liiguvad kosmoses väljapoole, võivad nad põrkuda selliste planeetidega nagu Maa ja suhelda nende magnetväljadega. Aastal 1859 põhjustas Carringtoni sündmusena tuntud päikese superstaar elektrilööke ja lühiseid mööda telegraafi juhtmeid, võimaldades isegi toiteallikast lahti ühendatud telegraafidel töötada. Täna sarnane sündmus võib elektroonilises maailmas palju olulisemaid tagajärgi tuua.
Pasachoffi meeskond uurib ka suuri koronaarstruktuure, mida tuntakse striimidena - teravatipulisi piirkondi, mis esinevad enamikus koroonapiltidest. Kuna kogu 2019. aasta päikesevarjutus toimub päikese 11-aastase aktiivsustsükli suhteliselt vaikse osa ajal, pakub see haruldast vaadet päikesepolaarsetesse ojadesse, Päikese põhja- ja lõunapoolusele tekkivate avatud magnetväljade tuttide hulka.
"Samuti ootan põnevusega meie varjutuse ajal koroona kohta tehtud vaatluste võrdlemist ... ennustustega, mille kolleegid enne varjutust Päikese magnetvälja ja eelneva kuu päikesepunktide põhjal teevad," ütles Pasachoff. Ennustused ja tähelepanekud ühendatakse arvutipiltides pärast varjutuse lõppemist.
Päikese temperatuur muutub ka 11-aastase tsükli jooksul. Mõõtes ülekuumendatud rauda koroonas, saab meeskond mõõta koroona üldtemperatuuri, et uurida, kuidas see on aja jooksul varieerunud.
'Päikesetuule šerpid'
Teine teadlaste meeskond, mida tuntakse kui "Solar Wind Sherpas", uurib päikesekorooni kolmest erinevast kohast Lõuna-Ameerikas. Hawai'i ülikooli astronoomi Shadia Habbali juhtimisel uurib see rühm Cerro Tololo ja kahe teise Argentina piirkonna asukohta. Lisaks sellele, et suurendatakse tõenäosust päikese käes selge ilmaga jälgida, võimaldab mitme koha olemasolu ka teadlastel mõõta koronaarstruktuuri muutusi, mis toimuvad väga väikeste ajavahemike jooksul.
Plaan pole uus. Habbai meeskond kasutas sarnast strateegiat 21. augustil 2017 Ameerika Ühendriikide kohal toimunud täieliku päikesevarjutuse ajal. Nende eesmärk on suurendada vaatlustes kasutatavate instrumentide komplekti ja uurida erinevaid lainepikkusi, mida pole veel uuritud.
Astronoomid plaanivad kasutada mitme lainepikkusega pildistamist ja spektroskoopilisi mõõtmisi, mis murravad valguse selle komponendi lainepikkustesse, et tuvastada keemiline koostis, temperatuur, tihedus, soojusega mitteseotud liikumine ja korona erinevate osade väljavool. Iga atribuuti uuritakse päikese pinna lähedal, kus toimub suurim muutumine päikese magnetväljas ning kus päikesetuule ja koronaalsete masside väljutamine on sündinud ja päikesest paiskuv.
Habbal ütles, et eclipse on ainulaadne, "kuna see toimub hilisel pärastlõunal ja päike on väga madalal kõrgusel. Samuti on päike päikese miinimumilähedane, seega on päikesepõimiku struktuuride jagunemine erinev kaks aastat tagasi . "
„Suur saavutus kodanikuteaduses”
Jaapani riikliku astronoomilise vaatluskeskuse astronoomid loovad varju uurimiseks ka mitu jaama. Yoichiro Hanaoka meeskond teostab vaatlusi pinna lähedal asuvast koroonast - piirkonnast, mis pole kosmosepõhiste vaatluskeskuste jaoks nähtav, nagu NASA päikese- ja heliosfäärivaatluskeskus (SOHO) ja maapealsete päikesesuhete vaatluskeskus (STEREO). Kombineerides maapealseid pilte kosmosest saadud piltidega, saavad Hanaoka ja tema kolleegid konstrueerida tervikliku pildi koroonast.
Hanaoka meeskond ei koosne täielikult professionaalidest.
"Me kavatseme teha mitme koha vaatluste korraldamiseks koostööd amatöörvaatlejatega, kes on Tšiilis ja Argentiinas laialt levinud kogu eclipse teekonnal," ütles ta. Kõigi nende vaatluste ühendamine annab ülevaate sellest, kuidas koroon aja jooksul muutub. "See saab olema suur saavutus kodanikuteaduses," sõnas Hanaoka.
Polariseeriv projekt
Koroona magnetväli ja selles olevad struktuurid mängivad kosmose ilmastikuoludes põhilist rolli. Päikese magnetvälja orientatsiooni mõõtmine võib aidata ennustada, mis juhib kosmose ilmastikuolusid, näiteks CME-sid. Kuid magnetvälja usaldusväärsed mõõtmised on endiselt väljakutse.
Päikese magnetvälja mõõtmiseks peavad teadlased mõõtma päikesest tuleva valguse polarisatsiooni. Nagu polariseeritud päikeseprillid, filtreerivad päikese teleskoopide polarisaatorid valgust, mis ei vasta nende orientatsioonile.
"Neid polarisaatoreid pöörates saame kokku panna päikesevälja magnetvälja kuju," ütleb atmosfääriuuringute ülikooli korporatsiooni teadur Paul Bryans, kes juhib projekti päikese magnetvälja uurimiseks. "See aitab meil mõista, millist tüüpi magnetvälja konfiguratsioonid võivad põhjustada purskeid," ütles ta.
Tagasi maa peal
Kui neli esimest NSF-i meeskonda pööravad oma pilgu päikese poole, siis viies hoiab vaade kindlalt Maa peal. Hispaanias asuva Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) teaduri Miquel Serra-Ricarti juhtimisel uurib meeskond Maa atmosfääri temperatuuri muutusi, eriti ionosfääri - ülemise kihi, mis asub umbes 50–600 miili ( 80–1000 kilomeetrit) maapinnast kõrgemal - kui Kuu vari liigub observatooriumi kohal.
"Kogu päikesevarjutus tekitab laia ümmarguse pimeduse ja vähendatud päikesevalguse, mis päevasel ajal läbib Maa atmosfääri suhteliselt kitsal teel," ütles Serra-Ricart. "Selle mõju päikesekiirguse intensiivsusele on märkimisväärselt sarnane päikesetõusu ja -loojanguga toimuvale ning see põhjustab muutusi Maa atmosfääris, mida me tahame mõõta."
Meeskond jälgib, kui palju ja kui kiiresti temperatuur varjus langeb, kui Maa on täielikult päikesega kaetud. Samuti jälgivad nad muutusi ionosfääris, et paremini mõista, kuidas see mõjutab öist pikamaaraadioside vastuvõttu.
Kuu vari tekitab küll öösel lühikese ionosfääri, kuid erineb sellest tavalisest õhtusest atmosfäärist.
"Kuu vari on Maal suhteliselt väike ja liigub ülehelikiirusel. See tekitab tõenäoliselt huvitavaid efekte, mis on tavalistes raadiosaatjates või väikestes vastuvõtjates tuvastatavad," ütles Serra-Ricart.
See pole esimene kord, kui ökosfääri ajal uuritakse ionosfääri. 1999. aastal Suurbritannia kohal toimunud varjutuse ajal julgustasid teadlased inimesi kasutama atmosfääri ülemise osa muutuste jälgimiseks raadio. Kodanike teadlased häälestati Suurbritannias tuvastatava raadiojaama juurde, et teha kindlaks, kui kaugele raadiolained raadiolaineid läbisid.
"Ehkki päikesevarjutuste ionosfääri mõju on uuritud juba üle 50 aasta, jääb palju vastuseta küsimusi. Me teame umbkaudu, kuidas see juhtub, kuid mitte täpselt. Eclipse annab teadlastele võimaluse uurida laadimis- ja tühjenemisprotsessi peaaegu reaalajas. "
Toimetaja märkus: Kui teete pildi hämmastavast pildist 2. juuli 2019 täielik päikesevarjutus ja soovib seda jagada Space.comi lugejatega, saata oma fotod, kommentaarid ning oma nimi ja asukoht aadressile [email protected].
- Päikesevarjutuste tagaajamine: küsimused ja vastused Jay Pasachoffiga
- Siit saate teada, mida teadlased on päikeseenergia koguhulgast õppinud
- Päikesevarjutuste koguarv: kui sageli need esinevad (ja miks)?
