HOE WETENSCHAPPERS VAN PLAN ZIJN OM DE TOTAL SOLAR ECLIPSE 2019 TE BESTUDEREN

Send

De ijle corona van de zon schijnt helder tijdens een totale zonsverduistering.

(Afbeelding: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / Ľubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)

In Zuid-Amerika zullen miljoenen ogen naar de lucht draaien als de maan voor de zon beweegt om vandaag (2 juli) een zonsverduistering te presenteren. Terwijl bijna het hele continent de maan ten minste een deel van de zon zal zien bedekken, zullen skywatchers in delen van Chili en Argentinië een paar momenten van schemering overdag ervaren terwijl de maan de zon volledig verduistert in een totale zonsverduistering.

Maar terwijl de meeste skywatchers zullen genieten van de ontzagwekkende aanblik, zullen sommigen een meer kritische, wetenschappelijke blik op het evenement richten. De zonsverduistering zal plaatsvinden over de Cerro Tololo Inter-American Observatory van de National Science Foundation (NSF) in het noorden van Chili, waar vijf teams van wetenschappers de atmosfeer van de zon en de aarde tijdens de zonsverduistering zullen bestuderen om moeilijk waarneembare waarnemingen te verkrijgen die alleen beschikbaar zijn in de vluchtige momenten van duisternis overdag.

"Op 2 juli zullen de NSF-financiering wetenschappers in staat stellen de kostbare kans van een totale zonsverduistering te grijpen om de corona van de zon te bestuderen", zei NSF-programmadirecteur David Boboltz in een verklaring. De zon blijft 2 minuten en 6 seconden verborgen aan de telescoop.

Terwijl de maan vaak beweegt voor een deel van de zon tijdens gedeeltelijke zonsverduisteringen, die gemiddeld een paar keer per jaar voorkomen, wordt de zon volledig geblokkeerd tijdens een totale zonsverduistering. Het verschil tussen een totale zonsverduistering en een gedeeltelijke zonsverduistering, zelfs wanneer 99% van de zon is afgeschermd, is dramatisch en kan een breder scala aan wetenschappelijke experimenten mogelijk maken. Wanneer het lichaam van de zon volledig wordt geblokkeerd, wordt de ongrijpbare binnenste corona zichtbaar.

De corona bestaat uit extreem hete gassen en is op mysterieuze wijze heter dan het oppervlak van de zon. Ondanks zijn hoge temperatuur is hij vanwege zijn zwakke aard miljoenen keren zwakker dan het zichtbare zonnelichaam. Het bestuderen van de corona kan inzichten opleveren over het ruimteweer dat door de zon wordt gegenereerd, wat aanzienlijke effecten op de aarde kan hebben.

Naast het uitvoeren van waardevolle wetenschap, heeft elk team een eclipse-outreach-plan opgesteld om lokale Chileense en buitenlandse studenten, amateurastronomen en het grote publiek te betrekken.

Een experiment van tientallen jaren

In de jaren negentig begon de Amerikaanse astronoom Jay Pasachoff een waarnemingsprogramma dat sindsdien de veranderende zon blijft volgen. Door de huidige kleur, vorm en temperatuur van de corona te meten, hopen de wetenschappers hun begrip van de uitbarstingen en slingers die van de zon komen te verbeteren.

Pasachoff, een professor in astronomie aan het Williams College in Massachusetts, is een van de drie mannen die het record hebben voor het observeren van de meest totale zonsverduisteringen. Hij heeft de wereld rondgereisd om 70 zonsverduisteringen te observeren, waarvan 34 totale zonsverduisteringen.

"Elke glimp die we van de zon opvangen tijdens een totale zonsverduistering - slechts een paar minuten om de 18 maanden - geeft ons een andere reeks functies om naar te kijken", zei Pasachoff in de verklaring.

Waarnemingen van de kenmerken van de zon kunnen ons begrip van coronale massa-ejecties (CME's), uitbarstingen van geladen materiaal dat uit het zonnepaneel spuwt, helpen verbeteren. Terwijl deze klonten naar buiten reizen in de ruimte, kunnen ze botsen met planeten zoals de aarde en interageren met hun magnetische velden. In 1859 veroorzaakte een zonne-superstorm die bekend staat als het Carrington-evenement elektrische schokken en kortsluiting langs telegraafdraden, waardoor zelfs telegrafen die van hun stroomtoevoer waren losgekoppeld konden werken. Een soortgelijke gebeurtenis van vandaag, in een veel meer elektronische wereld, zou aanzienlijke gevolgen kunnen hebben.

Het team van Pasachoff zal ook grote coronale structuren bestuderen die bekend staan als streamers, de puntige gebieden die in de meeste afbeeldingen van de corona voorkomen. Omdat de totale zonsverduistering van 2019 plaatsvindt tijdens een relatief rustig deel van de zonnecyclus van 11 jaar, zal het een zeldzaam beeld geven van zonnepolaire pluimen, de plukjes open magnetische velden die worden geproduceerd op de noord- en zuidpool van de zon.

"Ik kijk er ook naar uit om onze observaties van de corona tijdens de zonsverduistering te vergelijken met voorspellingen die collega's voor de zonsverduistering doen op basis van het magnetische veld en de zonnevlekken van de zon van de afgelopen maand", zei Pasachoff. De voorspellingen en observaties worden gecombineerd in computerbeelden zodra de zonsverduistering is afgelopen.

De temperatuur van de zon verandert ook gedurende de cyclus van 11 jaar. Door oververhit ijzer in de corona te meten, kan het team de algehele temperatuur van de corona meten om te bestuderen hoe deze in de loop van de tijd is veranderd.

'Solar Wind Sherpa's'

Een tweede team van onderzoekers, bekend als de "Solar Wind Sherpas", zal de corona van de zon bestuderen vanuit drie verschillende locaties in Zuid-Amerika. Onder leiding van astronoom Shadia Habbal van de Universiteit van Hawai'i, bestudeert deze groep de zon van Cerro Tololo en twee andere locaties in Argentinië. Naast het vergroten van de kans om de zon bij helder weer te kunnen observeren, zullen de onderzoekers met meerdere locaties ook veranderingen in de coronale structuur kunnen meten die op zeer kleine tijdschalen plaatsvinden.

Het plan is niet nieuw. Het team van Habbai gebruikte een vergelijkbare strategie tijdens de totale zonsverduistering van 21 augustus 2017 boven de Verenigde Staten. Hun doel is om de reeks instrumenten die bij de waarnemingen worden gebruikt te vergroten en om verschillende golflengten te bestuderen die nog niet zijn bestudeerd.

De astronomen zijn van plan om beeldvorming met meerdere golflengten en spectroscopische metingen te gebruiken, die het licht in de golflengten van de componenten breken, om de chemische samenstelling, temperatuur, dichtheid, beweging die niet gerelateerd is aan warmte en uitstroom van verschillende delen van de corona te detecteren. Elk attribuut zal worden bestudeerd in de buurt van het zonne-oppervlak, waar de grootste verandering in het magnetische zonneveld optreedt en waar zonnewind en coronale massa-ejecties worden geboren en door de zon worden weggeslingerd.

Habbal zei dat de zonsverduistering uniek is "omdat het laat in de middag plaatsvindt en de zon op zeer lage hoogte zal zijn. Ook staat de zon dicht bij het minimum van de zon, dus de verdeling van structuren in de zonnecorona zal anders zijn dan twee jaar geleden . "

'Een geweldige prestatie voor burgerwetenschap'

Astronomen van de National Astronomical Observatory of Japan zullen ook meerdere stations opzetten om de zonsverduistering te bestuderen. Het team van Yoichiro Hanaoka zal observaties van de corona dicht bij het oppervlak uitvoeren, een gebied dat niet zichtbaar is voor op de ruimte gebaseerde observatoria zoals NASA's Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) en Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). Door de beelden op de grond te combineren met die uit de ruimte, kunnen Hanaoka en zijn collega's een compleet beeld van de corona construeren.

Het team van Hanaoka zal niet volledig uit professionals bestaan.

"We gaan samenwerken met amateur-waarnemers, die wijd verspreid zijn over het totale verduisteringstraject in Chili en Argentinië, om waarnemingen op meerdere locaties te organiseren", zei hij. Door al deze waarnemingen te combineren, krijg je een glimp van hoe de corona in de loop van de tijd verandert. 'Het zal een geweldige prestatie zijn voor burgerwetenschap', zei Hanaoka.

Een polariserend project

Het magnetische veld en de structuren van de corona spelen een fundamentele rol in het ruimteweer. Het meten van de oriëntatie van het magnetische zonneveld kan helpen bij voorspellingen over wat ruimteweergebeurtenissen zoals CME's aanstuurt. Maar betrouwbare metingen van het magnetische veld blijven een uitdaging.

Om het magnetische veld van de zon te meten, moeten wetenschappers de polarisatie van het licht van de zon meten. Net als gepolariseerde zonnebrillen filteren de polarisatoren op zonnetelescopen het licht dat niet overeenkomt met hun oriëntatie.

"Door deze polarisatoren te draaien, kunnen we de vorm van het magnetische veld op de zon samenvoegen", zegt Paul Bryans, een onderzoeker bij de University Corporation for Atmospheric Research, die het project zal leiden om het magnetische veld van de zon te bestuderen. "Dit zal ons helpen begrijpen welke soorten magnetische veldconfiguraties kunnen leiden tot eruptieve gebeurtenissen", zei hij.

Terug op aarde

Terwijl de eerste vier NSF-teams hun ogen op de zon richten, houdt de vijfde het zicht stevig op de aarde. Onder leiding van Miquel Serra-Ricart, een onderzoeker aan het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) in Spanje, zal het team veranderingen in de temperatuur van de atmosfeer van de aarde onderzoeken, met name de ionosfeer - de bovenste laag die ongeveer 50 tot 600 mijl ( 80 tot 1.000 kilometer) boven het aardoppervlak - terwijl de maanschaduw over het observatorium reist.

"Een totale zonsverduistering produceert een breed, rond gebied van duisternis en sterk verminderd zonlicht dat overdag door de atmosfeer van de aarde reist op een relatief smal pad", zei Serra-Ricart. "Het effect op de intensiteit van zonnestraling is opmerkelijk vergelijkbaar met wat er gebeurt bij zonsopgang en zonsondergang en het veroorzaakt veranderingen in de atmosfeer van de aarde die we willen meten."

Het team houdt bij hoeveel en hoe snel de temperatuur in de schaduw zakt wanneer de aarde volledig door de zon wordt bedekt. Ze zullen ook veranderingen in de ionosfeer volgen om beter te begrijpen hoe dit van invloed is op nachtelijke radio-ontvangst op lange afstand.

Hoewel de maanschaduw een korte nachtelijke ionosfeer zal produceren, zal deze afwijken van de gewone avondatmosfeer.

"De schaduw van de maan is relatief klein op aarde en reist met supersonische snelheden. Het zal waarschijnlijk een aantal interessante effecten produceren die op gewone radio's of kleine ontvangers kunnen worden waargenomen", zei Serra-Ricart.

Dit zal niet de eerste keer zijn dat de ionosfeer tijdens een zonsverduistering wordt onderzocht. Tijdens de zonsverduistering van 1999 in het Verenigd Koninkrijk moedigden wetenschappers mensen aan om een radio te gebruiken om de veranderingen in de hogere atmosfeer te volgen. Burgerwetenschappers stemden af op een in Spanje detecteerbaar radiostation in het VK om te bepalen hoeveel verder de radiogolven reisden tijdens de eclips.

"Hoewel de ionosferische effecten van zonsverduisteringen al meer dan 50 jaar worden bestudeerd, blijven er veel onbeantwoorde vragen over. We weten grofweg hoe dit gebeurt, maar niet precies. Door de verduistering krijgen onderzoekers de kans om het laad- en ontlaadproces in bijna realtime te onderzoeken. "

Opmerking van de uitgever: Als je een geweldige foto maakt van de Totale zonsverduistering van 2 juli 2019 en wil het graag delen met de lezers van Space.com, stuur je foto's, opmerkingen en je naam en locatie naar [email protected].