Inseguendo l'eclissi con razzi sonori e aerei ad alta quota

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Le eclissi suscitano stupore e riuniscono le persone per osservare uno straordinario fenomeno celeste, ma questi eventi cosmici consentono anche agli scienziati di scoprire i segreti del sistema solare.

Durante Eclissi solare totale L'8 aprile, quando La Luna oscurerà temporaneamente la faccia del Sole Dagli occhi di milioni di persone Messico, Stati Uniti e Canadaverranno condotti numerosi esperimenti per comprendere meglio alcune delle più grandi domande irrisolte sulla sfera d'oro.

La NASA lancerà razzi sonda e aerei WB-57 ad alta quota per condurre ricerche su aspetti del Sole e della Terra che possono essere raggiunti solo durante un'eclissi. Questi sforzi fanno parte di una lunga storia di tentativi di raccogliere dati e osservazioni di valore inestimabile quando la Luna blocca temporaneamente la luce solare.

Bill Stafford/NASA

Ciascuno degli aerei da ricerca ad alta quota WB-57 della NASA è pilotato da un singolo pilota, con uno specialista di strumenti sul sedile posteriore.

Forse una delle pietre miliari scientifiche più famose associate all'eclissi avvenne il 29 maggio 1919, quando un'eclissi solare totale fornì la prova del suo verificarsi. La teoria della relatività generale di Albert Einsteinche fu descritto sistematicamente per la prima volta dallo scienziato nel 1916, secondo NASA.

Einstein aveva suggerito che la gravità è il risultato di distorsioni del tempo e dello spazio, che distorcono la struttura stessa dell’universo. Ad esempio, Einstein suggerì che l'influenza gravitazionale di un grande oggetto come il Sole potrebbe deviare la luce da un altro oggetto, come una stella, più o meno dietro di esso, facendo apparire l'oggetto leggermente distante dalla prospettiva terrestre. Una spedizione scientifica di osservazione delle stelle dal Brasile e dall'Africa occidentale, guidata dall'astronomo inglese Sir Arthur Eddington durante l'eclissi del 1919, rivelò che alcune stelle apparivano effettivamente nel posto sbagliato, confermando la teoria di Einstein.

Questa scoperta è solo una delle tante lezioni scientifiche apprese riguardo all’eclissi.

Durante L'eclissi del 2017 che ha attraversato gli Stati UnitiLa NASA e altre agenzie spaziali hanno condotto osservazioni utilizzando 11 diversi veicoli spaziali e due velivoli ad alta quota.

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I dati raccolti durante questa eclissi hanno aiutato gli scienziati a prevedere con precisione come apparirà la corona, o la calda atmosfera esterna del sole, durante le eclissi del 2019 e del 2021. Nonostante le temperature torride, la corona ha un aspetto più debole della superficie luminosa del sole, ma appare come un alone attorno al sole durante un'eclissi quando la luna blocca la maggior parte della luce solare, rendendola più facile da studiare.

Perché la corona sia milioni di gradi più calda della superficie effettiva del Sole è uno dei misteri persistenti sulla nostra stella. Uno studio del 2021 ha rivelato alcuni nuovi indizi, dimostrando che la corona mantiene una temperatura costante, anche se il Sole attraversa un ciclo di 11 anni di attività crescente e calante. Questi risultati sono stati possibili grazie alle osservazioni dell’eclissi durate più di un decennio, secondo il sito web americano “space”. NASA.

Mentre il sole è più silenzioso durante le eclissi precedenti, il sole raggiunge la sua massima attività. Si chiama massimo solareQuest'anno, offrendo agli scienziati una rara opportunità.

Durante l'eclissi solare dell'8 aprile, Scienziati cittadini E Gruppi di ricercatori possono fare nuove scoperte Ciò probabilmente migliorerà la nostra comprensione del nostro angolo di universo.

Osservare il Sole durante un’eclissi aiuta anche gli scienziati a comprendere meglio come il materiale solare fluisce dal Sole. Le particelle cariche conosciute come plasma creano il clima spaziale che interagisce con lo strato superiore dell'atmosfera terrestre, chiamato ionosfera. La regione funge da confine tra l'atmosfera inferiore della Terra e lo spazio.

Allison Stancil/NASA

Tre razzi sonda saranno lanciati dalla Wallops Flight Facility della NASA l'8 aprile per studiare l'eclissi.

L’attività solare attiva rilasciata dal Sole durante il massimo solare può interferire con la Stazione Spaziale Internazionale e le infrastrutture di comunicazione. Molti satelliti in orbita terrestre bassa gestiscono onde radio nella ionosfera, il che significa che la meteorologia spaziale dinamica ha un impatto sul GPS e sulle comunicazioni radio a lunga distanza.

Gli esperimenti per studiare la ionosfera durante l'eclissi includono palloni aerostatici ad alta quota e un'iniziativa di scienza dei cittadini chiamata Partecipazione dei radioamatori. Gli operatori in luoghi diversi registreranno la forza dei loro segnali e la distanza percorsa durante l'eclissi per vedere come i cambiamenti nella ionosfera influenzano i segnali. I ricercatori hanno condotto questo esperimento anche durante l’eclissi anulare dell’ottobre 2023, quando la luna non bloccava completamente la luce solare, e i dati sono ancora in fase di analisi.

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In un altro esperimento ripetuto, Verranno lanciati tre missili sonda rispettivamente dalla Wallops Flight Facility della NASA in Virginia prima, durante e dopo l'eclissi per misurare come l'improvvisa scomparsa della luce solare influisce sull'atmosfera superiore della Terra.

Aroh Barjatya, professore di fisica ingegneristica alla Embry-Riddle Aeronautical University di Daytona Beach, in Florida, guida l'esperimento chiamato turbolenza atmosferica attorno al percorso dell'eclissi, che è stato eseguito per la prima volta durante un'eclissi solare anulare in ottobre.

Ogni razzo espellerà quattro strumenti scientifici delle dimensioni di una bottiglia di soda all'interno della traiettoria complessiva per misurare i cambiamenti nella temperatura ionosferica, nella densità delle particelle e nei campi elettrici e magnetici ad un'altitudine compresa tra circa 55 e 310 miglia (da 90 a 500 chilometri) sopra la superficie terrestre.

“Comprendere la ionosfera e sviluppare modelli che ci aiutino a prevedere i disturbi sono fondamentali per garantire che il nostro mondo, sempre più dipendente dalle comunicazioni, funzioni senza intoppi”, ha affermato Barjatya in una nota.

I razzi sonda raggiungeranno un'altitudine massima di 260 miglia (420 chilometri) durante il volo.

Durante l’eclissi anulare del 2023, gli strumenti sui razzi hanno misurato cambiamenti improvvisi e istantanei nella ionosfera.

“Abbiamo riscontrato disturbi in grado di influenzare le comunicazioni radio nel secondo e nel terzo razzo, ma non durante il primo razzo, che avvenne prima del picco dell'eclissi locale”, ha detto Barjatya. “Siamo molto entusiasti di rilanciarlo durante l’eclissi totale, per vedere se i disturbi iniziano alla stessa altitudine e se la loro dimensione e scala rimangono le stesse”.

Tre diversi esperimenti voleranno sull'aereo da ricerca ad alta quota della NASA noto come WB-57.

I WB-57 possono trasportare quasi 9.000 libbre (4.082 kg) di strumenti scientifici fino a un'altitudine compresa tra 60.000 e 65.000 piedi (da 18.288 a 19.812 metri) sopra la superficie terrestre, ha affermato Peter Layshock, responsabile del programma scientifico aviotrasportato della NASA. . Programma di ricerca ad alta quota WB-57 presso il Johnson Space Center di Houston.

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Amir Kaspi/Per gentile concessione della NASA

Gli aerei WB-57 possono far volare gli strumenti sopra gran parte dell'atmosfera terrestre, riducendo la turbolenza e migliorando la qualità delle immagini che verranno scattate durante l'eclissi.

I vantaggi dell'utilizzo dell'aereo WB-57 sono che il pilota e l'operatore dell'attrezzatura possono volare sopra le nuvole per circa 6 ore e mezza senza rifornimento di carburante all'interno del percorso totale che si estende attraverso il Messico e gli Stati Uniti, consentendo una visione continua e senza ostacoli. La traiettoria di volo degli aerei significa che gli strumenti rimarranno all'ombra della Luna per un periodo più lungo di quanto lo sarebbero sulla Terra. Layshock ha affermato che quattro minuti di eclissi totale sulla Terra equivalgono a sei minuti di eclissi totale a bordo.

Un esperimento si concentrerà anche sulla ionosfera utilizzando uno strumento chiamato ionosonda, che funziona come un radar inviando segnali radio ad alta frequenza e ascoltando gli echi mentre rimbalzano sulla ionosfera per misurare quante particelle cariche contiene.

Gli altri due esperimenti si concentreranno sulla corona. Un progetto utilizzerà telecamere e spettrometri per rivelare maggiori dettagli sulla temperatura e la composizione chimica della corona, oltre a catturare dati sulle grandi esplosioni di materiale solare provenienti dal Sole note come espulsioni di massa coronale.

Amir Kaspi/Per gentile concessione della NASA

Gli aeroplani hanno nasi specializzati che possono trasportare strumenti scientifici specializzati.

Un altro progetto, guidato da Amir Kaspi, uno dei principali scienziati del Southwest Research Institute di Boulder, in Colorado, mira a catturare immagini dell'eclissi da 50.000 piedi (15.240 metri) sopra la superficie terrestre nella speranza di spiare strutture e dettagli all'interno della Terra. Corona centrale e inferiore. Utilizzando telecamere ad alta velocità e ad alta risoluzione, in grado di scattare immagini nella luce visibile e infrarossa, l'esperimento cercherà anche asteroidi in orbita nell'abbagliamento del sole.

“Nell'infrarosso, non sappiamo veramente cosa vedremo, e questo fa parte del puzzle di queste rare osservazioni”, ha detto Caspi. “Ogni eclissi ti offre una nuova opportunità per espandere le cose mentre prendi ciò che hai imparato nell'ultima eclissi e risolvi un nuovo pezzo del puzzle.”

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