Miközben sokan voltunktanulni valamirőla nagy amerikai napfogyatkozásaz elmúlt hónapokban mások évek óta készülnek erre a látványos jelenségre. A naptudománytól az állatok viselkedéséig mindenféle tudományterületre összpontosító tudósok kísérleteket terveztek, amelyeket a teljesség rövid perceiben fognak végrehajtani.
„A tudós számára, aki ezeknek a rövid pillanatoknak a megörökítésére készül, nagyon hektikus és megterhelő lehet” – mondja Shadia Habbal, a Hawaii Egyetem csillagásza, aki több mint 10 napfogyatkozást látott, és három éve készül a 2017-es napfogyatkozásra. – Az esemény alig várja, hogy készen álljon.
Sok minden lovagol csak néhány percnyi sötétségben. Egyes projektek több száz csapattagot, intézményhálózatokat, bonyolult technológiai beállításokat és bravúrokat, valamint több tucat helyszínt foglalnak magukban a teljesség útján.
„Ez egy csodálatos lehetőség mindannyiunk számára, hogy bizonyos értelemben tudósok legyünk, hogy kíváncsiak legyünk erre az őrült természeti jelenségre, ami most történik” – mondja Angela Des Jardins, a Montana Állami Egyetem fizikaprofesszora.
A napfogyatkozás átszerelt bombázógépekkel való üldözésétől az állatkerti állatok reakcióinak gondos megfigyeléséig – íme néhány dolog, amit a tudósok remélnek a napfogyatkozás árnyékában.
Illusztrációk: Jay Rasgorshek .
A titokzatos korona hőjének mérése
Ahogy a Hold elzárja a nap fényes korongját, felfedi a napkorona kísérteties fényudvarát. A koronát, vagyis a nap külső plazmáját általában a napkorong rejti, ami milliószor intenzívebb, mint a korona fénye.
„Hihetetlen szenzáció, amikor látod a korona megjelenését” – Shadia Habbal, a Hawaii Egyetem csillagásza, aki eddig összesen 10 látható teljes fogyatkozásnak volt tanúja. – mondta a Science Friday egy nemrégiben adott interjúban . 'Hirtelen minden elsötétül, és akkor a nap körül ez a csodálatos fényaurája van, ami épp most jön elő, és az a benyomásod, hogy a patakok a végtelenbe szállnak.'
De szépsége rejtélyt rejt magában. A Nap magjában több mint 25 millió Fahrenheit-fok, és leesik, ahogy közeledik a Nap felszínéhez, ahol a hőmérséklet 10 000 fok körül mozog. Az 1869-es napfogyatkozás során azonban Charles Augustus Young és William Harkness kutatók bizonyítékot találtak arra, hogy a korona hőmérséklete titokzatosan megemelkedik., egyre melegebb a napfelszínről kifelé a légkör felé.
– Ez a legnagyobb rejtvény – mondta Habbal. 'Még mindig próbáljuk kitalálni, melyek azok a folyamatok, amelyek miatt ez a gáz hirtelen felforrósodhat.'
A magas hőmérséklet leválasztja a koronában lévő elemek elektronjait, mint például a vas, a króm és a nikkel. 'Mivel elveszítik ezeket az elektronokat, és ionizálódnak és izgalomba jönnek, bizonyos színű fényt bocsátanak ki' - magyarázta.
Habbal beutazta a világot, hogy megvizsgálja ezt a koronális rejtvénytnapfogyatkozások megtekintéséhez. A közelgő napfogyatkozás során ő és öt csapata, vagyis a „Solar Wind Sherpa” szétszóródik az Egyesült Államok nyugati részén a totalitás útján. Spektrográfokat és keskeny sávú szűrőkkel ellátott fehér fényképezőket fognak használni. Ezekkel az eszközökkel a csapatok a kibocsátott fény rögzítésével mérhetik a korona hőmérsékletét. Akkor tudnak majd alkotni hőmérsékleti térképet hogy a tudósok jobban megértsék a koronát és annak óriási felhőkilövését.
A napfogyatkozás üldözése az égből
A NASA-é nagy magasságú, hosszú szárnyú WB-57-esek általában légköri és időjárási adatokat rögzítenek. Augusztus 21-én azonban, amikor a Hold árnyéka Missouriból Tennessee felé halad, a felújított harci repülőgépek közül kettő 50 000 láb magasságban repül, közvetlenül az alatt a pont alatt, ahol a pilótáknak szkafandert kell viselniük, és a teljesség útján üldözik a napfogyatkozást.
„A repülőgép használatának fő előnye, hogy a fogyatkozási útvonal közepére tehetjük, és abban az irányban tudjuk üldözni a fogyatkozást, amerre az árnyék mozog” – mondja Amir Caspi, a projekt vezető kutatója. vezető kutató a Southwest Research Institute-ban, a Colorado állambeli Boulderben. A két repülőgép alakzatban fog repülni egymástól körülbelül 70 mérföldre, egyik a másik előtt, hogy a teljes megfigyelési időt a földről látható két és fél percről körülbelül hét és fél percre növelje.
A teljesség során a jármű nagy felbontású, látható fény- és infravörös kamerái a napkoronára irányulnak. Caspi és csapata adatokat gyűjtenek, hogy jobban megértsék, miért emelkedik a hőmérséklet a napfelszíntől távolodó rétegekben. A kutatók a napfelszínről kinyúló mágneses struktúrák szerveződését is tanulmányozni fogják. A koronális kiemelkedések olyanok, mint a forró melasztengerben gyökerező hosszú húrok, mondja Caspi.
„Amikor ez a melasz körbe-körbe mozog, magával rántja a szálakat, és végül az ember azt hinné, hogy csavarodnak, forognak, és kusza, matt rendetlenséggé válnak, de ez nem történik meg” – mondja. Ehelyett: „úgy néz ki, mint egy sima, frissen fésült hajfej, és nem úgy, mint az ágyfej. Tudni akarjuk, miért van ez” – mondja Caspi.
[Mit csinál a nap? Napelemes szakértők válaszolnak.]
A kutatócsoport ezután a legbelső bolygóra, a Napra fordítja a fókuszt. Tudni akarják, milyen gyorsan hűl le a Merkúr felszíne nappalról éjszakára – magyarázza Caspi. Ennek érdekében a csapat infravörös emissziós adatokat gyűjt, hogy kiderítse a talaj felső néhány centiméterének hőmérsékletét. A talaj lehűlési sebességének meghatározása támpontokat adhat a talaj tulajdonságairól, például sűrűségéről és összetételéről. Ez segít a tudósoknak jobban megérteni, hogyan keletkezett a Merkúr a korai Naprendszer során, mondja Caspi.
Lebegő élő közvetítés tucatnyi léggömbből
2012-ben, közvetlenül a teljes napfogyatkozás előtt Ausztráliában, egy kutatócsoportnak támadt egy ötlete: rögzítse a kamerát egy nagy magasságban lévő léggömbhöz, és dob a sztratoszférába a napfogyatkozás során.Angela Des Jardins, a Montana Állami Egyetem fizikaprofesszora szerint, aki kutatása során bukkant rá a videóra, a visszakapott felvétel félelmetes volt.
'Csodálatos látni a légkör elsötétülését és az árnyékot' - mondja Des Jardins, a rendezvény vezetője. Eclipse léggömbprojekt . 'Egyszerűen csodálatos volt lenézni a Földre abból az űrrepülési perspektívából.'
De hogyan nézne ki a napfogyatkozás több léggömbről országszerte? Az Eclipse Ballooning Project a valaha volt legnagyobb földrajzi rádiószonda (időjárási léggömbök által szállított műszerek) kampány lehet. A Des Jardins több mint 50 csapattal dolgozik azon, hogy becslések szerint 70 léggömböt telepítsen minden államból és Puerto Ricóból. A projekt még azt is tervezi, hogy Oregon és Dél-Karolina partjainál léggömböket dobnak le a hajókról, abban a reményben, hogy ők lesznek az első csoportok, akik látják a napfogyatkozás árnyékát, és az utolsók, akik látják, hogy elmegy.
A héliummal töltött, gömbölyű léggömbök különböző kutatási projektekhez fognak adatokat gyűjteni, kezdve a légkör reakciójának a hirtelen fényvesztésére való vizsgálatától egészen annak elemzéséig, hogy a baktériumok hogyan reagálhatnak a Marson tapasztalthoz hasonló hőmérsékleten és nyomáson. Mindegyik ballon nyomkövető, videó- és állóképrendszereket tartalmaz, amelyek a ballon alatt lógnak egy 20 láb hosszú nejlonzsinóron. A 100 000 láb magasan lebegő léggömbök megpróbálják élőben közvetíteni az űrszerű képet, ahogy az árnyék a Föld görbületén kúszik.
[ Tudjon meg többet a NASA Eclipse Ballooning Projectről. ]
„Ha belegondolunk abba, hogy mit csinálunk, hogy élő adást küldünk le egy léggömbről az űr pereméről olcsó felszereléssel, és ezt élőben továbbítjuk az internetre, akkor tényleg elképesztő, amit csinálunk.” – mondja Des Jardins.
Portré a Földről a Holdról
A Lunar Reconnaissance Orbiter 2009 óta készít képeket a Hold felszínéről. Idén augusztusban azonban a Föld felé fordítja lencséjét, hogy megkísérelje rögzíteni a teljes napfogyatkozást.
„Amikor bekapcsoljuk, a vonalszkenner nagyon gyorsan sorra veszi a sorokat, és képet készít” – mondja John Keller, a Goddard Space Flight Center LRO projekttudósa. 'Ez nagyon jól működik abban, amit a Holdon akarunk csinálni, de a Föld képalkotásánál ez bonyolultabb.'
[ Az LRO képei égi bombázások által létrehozott holdképet mutatnak be. ]
Bár az LRO korábban is készített már képeket fogyatkozásról – 2012-ben, kamerái készítettek részletes fekete-fehér fényképek gyűrű alakú fogyatkozás során a Föld felett elhaladó hold árnyékáról – a csapatnak gondosan a Föld felé kell irányítania az űreszközt, ki kell számítania a megfelelő gyorsulást, és át kell pásztáznia a keringőt a bolygón. Ez egy olyan manőver, amelyet eredetileg nem építettek be a szoftverbe, magyarázza Keller.
„Lehetséges, hogy ez a [2017-es] kép egy kicsit drámaibb lesz, mert ez egy igazi teljes napfogyatkozás” – mondja Keller. A csapat azt is tervezi, hogy egy új képfeldolgozó képességet használ, hogy megpróbáljon színes képet készíteni.
Míg a képek inkább a közérdeklődésre, mint a kutatásra szolgálnak, ezek a fotók jobban megvilágítják a Hold szerepét a fogyatkozás során. Például az LRO vizualizációi segíthetnek feltárni, hogyan játszik a Hold domborzata a Föld domborzatával fogyatkozás közben. Megörökítheti a Baily's beads nevű jelenséget is, ahol a Hold geológiája gyémántgyűrűnek tűnő, csillogó fényeket okoz, magyarázza Keller.
„Mivel az LRO küldetésben mindannyian a Holdról szólunk, és ez különösen izgalmassá teszi [a napfogyatkozást]” – mondja.
A vad nézése az Egyesült Államokban
Ahogy a nap alkonyat felé tolódik a teljes fogyatkozás során, különös, talán még hátborzongató elmozdulásokat is észlelhet az állatok viselkedésében. Állítólag a madarak ének közben abbahagyják a csicsergést, a hangyák visszahúzódnak fészkükbe, és többek között a gömbpókok is letépik a hálóikat.
„Az élet megváltozik” – mondja Rebecca Johnson gerinctelen biológus és a kaliforniai Tudományos Akadémia polgári tudományának társmenedzsere. „Csak egy kicsit sötétebbnek és egy kicsit hidegebbnek tűnik. Olvasva néhány anekdotikus beszámolót arról, hogy az állatok hogyan változtatják meg viselkedésüket, ez azért lehet, mert úgy érzik, hogy reggel vagy este van.”
Maroknyi hasonló anekdotát találtak a teljes napfogyatkozásról szóló egyedi terepfüzetekben. Nincs azonban átfogó gyűjtemény vagy konkrét bizonyíték, amely megmagyarázná a napfogyatkozás vadvilágra gyakorolt hatását.
[ Hogyan talált bizonyítékot az 1919-es napfogyatkozás az általános relativitáselméletre. ]
„Számomra meglepő, hogy senki sem tanulmányozza, de szerintem ez csak azért van, mert a [teljes napfogyatkozások] gyakorisága olyan ritka” – mondja.
Johnson és munkatársai a Kaliforniai Tudományos Akadémián közel egy éve szervezik a polgári tudományos kampányt Az élet válaszol hogy összegyűjtsék az állatok, növények és rovarok viselkedését az Egyesült Államokban és Kanadában a napfogyatkozás alatt. Az alkalmazás használatával iNaturalist , önkéntesek és amatőr tudósok szerte a világon gyűjthetik és megoszthatják a természeti környezet megfigyeléseit. Bárki, aki részleges vagy teljes napfogyatkozással lefedett területen tartózkodik, segíthet az adatgyűjtésben, mondja. A megfigyelőket egy órával az esemény előtt, közben és egy órával azután felkérik, hogy készítsenek fényképeket, írjanak jegyzeteket vagy gyűjtsenek hanganyagot.
„Ez egy módja annak, hogy formalizáljuk és összegyűjtsük a történeteket, amelyek csak egy helyi feljegyzés lett volna, amelyet az emberek megosztottak egymással” – mondja Johnson, aki azt reméli, hogy több ezer megfigyelést kap majd. 'Az adatok szélesebb körű megosztásához valóban így kezdünk kitalálni a dolgokra, és talán olyan mintákat találunk, amelyeket nem láttunk.'
Teljes napfogyatkozás az állatkertben
A Riverbanks Állatkert Columbiában, Dél-Karolinában közvetlenül a teljesség útján található. Több mint 2000 állat és több mint 350 faj található a helyszínen,nem lehet tudni, minek lehetnek tanúi tudósok, állattartók és látogatók.
'Néhány [történet] teljesen bizarr, és nincs tudományos alapja' - mondja Ed Diebold, a Riverbanks Állatkert állatgyűjteményekért és -megőrzésért felelős igazgatója. A tudósok és állattartók az egész állatkertre kiterjedő adatgyűjtést terveznek.
A munkatársak tudomása szerint egyetlen másik állatkert sem végzett ilyen léptékű átfogó állatviselkedés-vizsgálatot teljes napfogyatkozás során. A Riverbanks Állatkert a totalitás útjának kellős közepén helyezkedik el, és körülbelül két és fél percnyi kiszámíthatatlan állati akcióban lesz része.
[ Útmutató a halogatóknak a nagy amerikai napfogyatkozáshoz. ]
Az állatkerti gondozókból, kutatóhallgatókból és állatkerti önkéntesekből álló interdiszciplináris csapatok a Riverbanks Állatkert kulcsfontosságú kiállításainál helyezkednek el, hogy adatokat gyűjtsenek néhány nappal a napfogyatkozás előtt, valamint magán a nagy napon. Az állatkert kamerákkal felvételeket és fényképeket is készít az állatokról, hogy megpróbálja összegyűjteni a állatok sokfélesége .
„Vannak nagyszerű madarak, amelyeknek kültéri kifutójuk van, és még a legnagyobb hüllők közül is néhányat fogunk nézni” – mondja Adam Hartstone-Rose, a Riverbanks segédtudósa és antropológus.professzor a Dél-Karolinai Egyetemen. „Képesek leszünk ezt igazán ellenőrzött módon megtenni, és valóban mindent megtesznek.”
Az egyik állatfaj, a Hartstone-Rose, az állatkert társaságkedvelő sziamangpárja. Ezeknek az állatoknak egyedi mozgásuk, társas interakcióik vannak, és „valószínűleg egyértelműen a legtöbb kiemelkedő vokalizáció ” az állatkertben – mondja.
„E három dolog bármelyikét láthatjuk a napfogyatkozás hatására” – teszi hozzá.
Hartstone-Rose jelenleg az állatkerti gondozókat képezi ki, hogy milyen viselkedési formák és megfigyelések lehetnek tudományosan értékesek, mondja. Emellett a becslések szerint 10-15 000 állatkerti vendéget a napfogyatkozás alatt arra ösztönöznek, hogy rögzítsék saját állatviselkedési megfigyeléseiket a kutatók által készített felméréseken, vagy tegyenek közzé videókat és fotókat az állatkert közösségi média csatornáin.
„Az állatkert minden osztálya azon gondolkodik, hogyan pozícionálja magát erre a ritka eseményre” – mondja Hartstone-Rose. „Ha kertészettel foglalkozom, mi a helyzet a napfogyatkozással, ami hatással lesz a munkámra? Oktatásra, tudományra, állatgondozásra– az állatkert minden egyes tagjában van valami, ami potenciálisan megvalósulhat.”
