Изследователите ще използват камери, инсталирани на два изследователски самолета WB-57 на НАСА, за да направят движещи се наблюдения на слънчевата корона с висока разделителна способност - ефирните потоци от светещ газ в най-външната атмосфера на слънцето, които стават видими само при слънчево затъмнение.
Докато наблюдателите на земята ще изпитат до две и половина минути съвкупност (когато Луната напълно затъмнява слънцето), финансираният от НАСА екип, ръководен от Амир Каспи, соларен астрофизик от Югозападния изследователски институт в Боулдър, Колорадо, ще използва струите, за да удължи периода на съвкупност до повече от 7 минути, което ще позволи безпрецедентни наблюдения на слънчевата корона.
Дори да бъдеш пътник на самолетите на НАСА изисква специална подготовка, така че астрофизиците няма да стигнат да летят с инструментите. Но те ще следят своя експеримент чрез живо сателитно подаване на изображенията, докато струите преследват лунната сянка над Мисури, Илинойс и Тенеси в разгара на пълното слънчево затъмнение. Излъчването на живо също ще бъде достъпно за обществеността онлайн.
Сянката на Луната се движи прекалено бързо, за да продължат дори самолетите, така че пилотите ще летят в внимателно изчислена формация, която ще увеличи максимално времето на съвкупност, като вторият джет вдига преследването само няколко секунди преди тоталността на първия самолет според изследователите приключва.
„Въпреки че са на разстояние 100 километра и летят със скорост около 750 километра в час, те ще трябва да прекарат времето си достатъчно добре, за да бъдат в рамките на около 10 секунди от позицията, която трябва да бъдат“, каза Каспи пред Live Science.
По-горещо от слънцето
Изображенията с висока разделителна способност, заснети от струите по време на затъмнението, ще дадат на изследователите уникален подвижен поглед върху слънчевата корона. Надяват се, че ще хвърли светлина върху основната загадка на короната: Защо е толкова по-горещо от повърхността на самото слънце?
"Слънчевата корона е с температура от милиони градуси, а видимата повърхност на слънцето - фотосферата - е само на няколко хиляди градуса", каза Каспи. "Този вид температурна инверсия е необичаен. Ако термодинамиката работеше в класическия смисъл, с който сме свикнали, тогава няма да получите подобна инверсия и температурата ще падне, когато се повишите."
Каспи и неговите колеги се надяват, че техните наблюдения ще разкрият много фини динамични характеристики в слънчевата корона, може би под формата на пулсации или вълни, които биха могли да разкрият процеси в магнитното поле на слънцето, за които се смята, че поддържат тънката корона толкова по-гореща от слънчевата повърхност.
Втора основна цел е да се търси обяснение за големите видими структури в короната, каза Каспи.
"Когато погледнете корона, виждате тези много добре структурирани бримки, аркади, вентилатори и стримери", каза той. "Работата е там, че те са много гладки и добре организирани и изглежда като прясно сресана глава на косата."
Но магнитните полета, които оформят короната, произхождат от много хаотичната повърхност на слънцето, което би трябвало да изкриви гладките структури на короната в заплетена постелка, каза Каспи.
Но „всички тези структури остават стабилни и много добре организирани и затова корона постоянно отделя малки парченца сложност, за да остане толкова добре организиран“, каза той, „и ние не разбираме как се случва този процес. "
Изглед на голяма надморска височина
Каспи обясни, че наблюдаването на слънчево затъмнение от височина от 50 000 фута (15 200 м) има много предимства пред наблюденията от земята.
Самолетите на НАСА ще летят доста над всякакви облаци и по-голямата част от атмосферата, която обгръща земята, гарантирайки перфектно време в годината, когато наблюдателите на затъмнението на земята могат да очакват около 50 процента облачна покривка, каза той.
Тънката атмосфера и положението на Слънцето и Луната почти директно над главата ще намалят изкривяванията до минимум, което ще позволи на телескопите и камерите на борда на самолета да записват много фини детайли в структурата на слънчевата корона, каза той.
"По принцип получаваме по-добра чувствителност във всяко отношение", каза Каспи. "Получаваме по-добро качество на изображението, получаваме по-дълго време за наблюдение, получаваме по-малко разсеяна светлина - така че имаме по-висока чувствителност към всички неща, които се опитваме да разгледаме по толкова много различни начини."
Изследователските самолети WB-57 на НАСА започнаха през 60-те години като бомбардировачи B-57 Canberra. След това самолетите бяха адаптирани от ВВС на САЩ за наблюдение на времето и бяха използвани за събиране на проби от високо атмосферно въздух след заподозрени ядрени тестове, според НАСА.
Оттогава струите са преустроени и модернизирани с набор от сложни инструменти и сензори, включително стабилизирани камери с висока разделителна способност в носа на самолета, които могат да записват видима светлина и инфрачервена светлина със скорост 30 кадъра в секунда.
Каспи каза, че системата за камери е разработена от НАСА за наблюдение на космическите совалки по време на повторно влизане в атмосферата, като предпазна мярка при катастрофата на космическата совалка в Колумбия през 1986 година.
Тоталното слънчево затъмнение на 21 август ще бъде първият път, когато реактивите на НАСА и неговите камери са били използвани за астрономия, каза Каспи.
„Така че, освен че е просто невероятно научно произведение, се надяваме този експеримент да покаже ефективността и потенциала на тази платформа за бъдещи астрономически наблюдения“, добави той.
Най-близката звезда
Каспи каза, че предстоящите наблюдения имат потенциал да хвърлят светлина върху някои от застоялите мистерии за най-близката ни звезда и да дадат на астрофизиците по-добро разбиране за това как се е образувала нашата Слънчева система. Изследването може дори да предложи на учените представа как други системи на планети се образуват около далечни звезди.
"Еволюцията на слънчевата система отчасти се задвижва от тези ветрове, които излизат от звездата и те издуват много прах далеч от вътрешната слънчева система и затова това е една от причините скалните планети да се образуват близо и газовите гиганти са склонни по-далеч - каза Каспи.
Полети на затъмнението също ще предоставят рядка възможност за изследователите да наблюдават планетата Меркурий с телескопите и камерите на струите, каза Каспи. Те също така ще имат възможността да търсят неуловимите вулканоидни астероиди, които теоретично съществуват между Меркурий и слънцето.
Каспи обясни, че реактивните камери ще бъдат насочени да наблюдават най-вътрешната планета на нашата Слънчева система, която ще стане видима в затъмненото небе по време на затъмнението, за около половин час преди и половин час след цялостността.
Изображения с висока разделителна способност на Меркурий, направени под инфрачервена светлина, биха позволили на планетарните учени да проучат повърхността на планетата около зората на терминатора, където студената студена нощ на Меркурий отстъпва пред пламено-горещия ден, за да научат повече за материала, съставляващ повърхност.
„Денят на Меркурий е горещ при печене при температура от 400 градуса по Целзий, а през нощта е студено студено при минус 250 градуса F (минус 156 градуса C), но това, което не знаем, е колко дълго е необходимо да се премине от горещо към студено. "
Използвайки инфрачервена светлина, учените ще могат да измерват свойствата на почвата на планетата, не само на повърхността, но дори и на няколко сантиметра под повърхността, което би могло да помогне на изследователите да разберат от какво е направена и колко плътна е тя , той добави.
"Тези наблюдения са първите по рода си, за които знаем, че се опитват да направят инфрачервена топлинна карта на Меркурий", каза Каспи.
