För de flesta tittare, den 21 augusti, 2017, total solförmörkelse kommer att vara mindre än två och en halv minut. Men för ett team av NASA-finansierade forskare, förmörkelsen kommer att pågå i över sju minuter. Deras hemlighet? Följer månens skugga i två eftermonterade WB-57F jetplan.

Amir Caspi från Southwest Research Institute i Boulder, Colorado, och hans team kommer att använda två av NASA:s WB-57F forskningsjets för att jaga mörkret över Amerika den 21 augusti. Tar observationer från dubbla teleskop monterade på näsan på planen, Caspi kommer att fånga de tydligaste bilderna av solens yttre atmosfär – koronan – hittills och de första värmebilderna någonsin av Merkurius, avslöjar hur temperaturen varierar över planetens yta.

"Dessa kan mycket väl visa sig vara de bästa observationerna någonsin av högfrekventa fenomen i korona, " säger Dan Seaton, medutredare av projektet och forskare vid University of Colorado i Boulder, Colorado. "Att förlänga observationstiden och gå till mycket hög höjd kan ge oss möjlighet att se några händelser eller spåra vågor som i princip skulle vara osynliga på bara två minuters observationer från marken."

Den totala solförmörkelsen ger en sällsynt möjlighet för forskare att studera solen, särskilt dess atmosfär. Eftersom månen helt täcker solen och perfekt blockerar dess ljus under en förmörkelse, den typiskt svaga koronan syns lätt mot den mörka himlen. NASA finansierar 11 vetenskapsprojekt över hela Amerika för forskare att dra fördel av den unika astronomiska händelsen för att lära sig mer om solen och dess effekter på jordens övre atmosfär.

Koronan värms upp till miljontals grader, ändå värms de lägre atmosfäriska lagren som fotosfären – solens synliga yta – bara upp till några tusen grader. Forskare är inte säkra på hur denna inversion sker. En teori föreslår att magnetiska vågor som kallas Alfvén-vågor stadigt överför energi till solens yttre atmosfär, där det sedan avleds som värme. Alternativt mikroexplosioner, kallas nanoflares - för små och frekventa för att upptäcka individuellt, men med en stor kollektiv effekt – kan släppa ut värme i koronan.

På grund av tekniska begränsningar, ingen har ännu direkt sett nanoflares, men de högupplösta och höghastighetsbilderna som ska tas från WB-57F-jetplanen kan avslöja deras effekter på koronan. Högupplösta bilder, fångad 30 gånger per sekund, kommer att analyseras för vågrörelse i koronan för att se om vågor rör sig mot eller bort från solens yta, och med vilka styrkor och storlekar.

"Vi ser bevis på nanoflare uppvärmning, men vi vet inte var de förekommer, " sa Caspi. "Om de förekommer högre upp i corona, vi kan förvänta oss att se vågor röra sig nedåt, när de små explosionerna inträffar och kollektivt omkonfigurerar magnetfälten."

På det här sättet, nanoflares kan också vara den felande länken som är ansvarig för att reda ut den kaotiska röran av magnetfältslinjer på solens yta, förklara varför koronan har snygga slingor och släta fläktar av magnetfält. Riktningen och arten av de observerade vågorna kommer också att hjälpa till att skilja mellan konkurrerande modeller av koronal uppvärmning.

De två planen, uppskjutning från Ellington Field nära NASA:s Johnson Space Center i Houston kommer att observera den totala förmörkelsen i cirka tre och en halv minut vardera när de flyger över Missouri, Illinois och Tennessee. Genom att flyga högt i stratosfären, observationer gjorda med teleskop ombord kommer att undvika att titta igenom större delen av jordens atmosfär, avsevärt förbättra bildkvaliteten. På planens marschhöjd på 50, 000 fot, himlen är 20-30 gånger mörkare än sett från marken, och det är mycket mindre atmosfärisk turbulens, gör att fina strukturer och rörelser i solens korona blir synliga.

Bilder av solen kommer i första hand att fångas vid våglängder för synligt ljus, speciellt det gröna ljuset som avges av starkt joniserat järn, överhettad av koronan. Detta ljus är bäst för att visa de fina strukturerna i solens yttre atmosfär. Dessa bilder kompletterar rymdbaserade teleskop, som NASA:s Solar Dynamics Observatory, som tar bilder främst i ultraviolett ljus och inte har kapacitet för de höghastighetsbilder som kan tas ombord på WB-57F.

Observationer av Merkurius kommer också att göras en halvtimme före och efter helheten, när himlen fortfarande är relativt mörk. Dessa bilder, tagna i infraröd, kommer att vara det första försöket att kartlägga temperaturvariationen över planetens yta.

Merkurius roterar mycket långsammare än jorden – en kvicksilverdag är ungefär 59 jorddagar – så nattsidan svalnar till ett par hundra grader under noll medan dagsidan bakar vid en toasty 800 F. Bilderna visar hur snabbt ytan svalnar, gör det möjligt för forskare att veta vad jorden är gjord av och hur tät den är. Dessa resultat kommer att ge forskare insikt i hur Merkurius och andra steniga planeter kan ha bildats.

Bilderna av koronan kommer också att tillåta teamet att söka efter en hypotesfamilj av asteroider som kallas vulkanoider. Man trodde att dessa objekt kretsar mellan solen och Merkurius, och är överblivna från bildandet av solsystemet. Om upptäcks, vulkanoider kan förändra vad forskare förstår om planetbildning.