När en solförmörkelse störtar landet i mörker 21 augusti, Nathaniel Frissell kommer att vara stationerad direkt längs skuggans väg, leder ett av de största jonosfäriska experimenten i rymdvetenskapens historia från verandan på en stuga i Gilbertsville, Kentucky.

Med en 102 fot trådantenn, han kommer att kontakta ett nätverk av hamradiooperatörer som han har samlat runt om i världen för att testa styrkan och räckvidden hos deras högfrekventa signaler som ett mått på förmörkelsens inverkan på jordens atmosfär. Mer än en vecka i förväg, nästan 200 operatörer - från New Jersey, till Tennessee, till Wyoming i USA och vid avlägsna platser som Chile, Grekland och Indien - är redan undertecknade att vara "medborgarforskare" den dagen genom att registrera sina kontakter med varandra. Deras antal växer dagligen.

"Bland andra fenomen, vi hoppas kunna använda våra radiosändningar för att identifiera hur mycket av jonosfären som påverkas av förmörkelsen och hur länge effekterna varar, " förklarar Frissell, en biträdande forskningsprofessor i fysik vid NJIT:s Center for Solar Terrestrial Research och en sofistikerad utövare av skinkradio som är inriktad på att lyfta teknikens roll i rymdforskning. Han kommer att dela data och analyser från dagen på American Geophysical Unions årsmöte i december.

Frissell har förberett sig för denna sällsynta händelse i mer än två år. Medan en Ph.D. student vid Virginia Tech, han grundade Ham Radio Science Citizen Investigation (HamSCI), en organisation som kopplar samman professionella forskare som rymdfysiker och astronomer med amatörradiogemenskapen. Genom att slå samman deras data, de olika grupperna kommer att kunna konstruera en heltäckande bild av atmosfäriska effekter orsakade av rymdväderhändelser, allt från solförmörkelsen senare denna månad till vanligare fenomen, såsom solflammor. Under 2014, han demonstrerade först användningen av radiodata från skinka genom att visa effekterna av en solfloss av X-klass på högfrekvent kommunikation.

På NJIT:s campus, medlemmar av Frissells team av skinka radiooperatörer, inklusive Spencer Gunning, Joshua Vega och Joshua Katz, har byggt en webbplats och utvecklat dataanalysverktyg som gör det möjligt för dem att samla in och tolka de observationer som genererades under förmörkelsen. Hundratals skinkor runt om i världen planerar att delta i detta evenemang, och de kommer att generera en stor och mångsidig uppsättning mätningar.

Katz, tillsammans med Shaheda Shaik, en fysikmajor och studentforskare vid NJIT:s Center for Solar-Terrestrial Research, kommer att hålla ett föredrag om solförmörkelsen vid United Astronomy Clubs of New Jersey (UACNJ) observatorium vid Jenny Jump State Forest på lördag, 19 augusti. Katz kommer att återvända till observatoriet den 21 augusti med andra medlemmar i NJIT K2MFF Amatörradioklubb för att delta i HamSCI Eclipse Ham Radio-experimenten. De planerar att arbeta utomhus så att de kan se solförmörkelsen medan de använder sina radioapparater.

"Vi kommer att delta i en internationell datainsamlingssatsning, lära sig mer om rymdvädrets effekter av förmörkelsen, exponera allmänheten för amatörradio och titta på en vacker solhändelse en gång i livet, allt på samma dag, " säger Katz. "Det är mer spänning än vad programmerare och dataanalytiker som jag brukar tillåtas ha i en enda sittning!"

New Jersey kommer att uppleva en partiell förmörkelse - cirka 75 procent skuggtäcke den dagen - som börjar strax efter kl. Besökare kan delta den dagen i UACNJ:s Eclipse Observation-evenemang. (Se http://www.uacnj.org för mer information.)

Frissell kallar förmörkelsen "en spektakulär händelse som har gripit allmänhetens fantasi."

"Det som är spännande ur en forskares perspektiv är att människor har tillgång till verktyg som digitalradio och datorer som är anslutna på sätt som de inte var tidigare, låter oss göra observationer och sedan samla in och dela dem, " noterar han. "För oss, det här är ett ovanligt tillfälle att lära oss saker vi inte vet om jonosfären, den elektrifierade delen av jordens övre atmosfär som bildas när ultraviolett ljus från solen avlägsnar elektroner från neutrala partiklar som syre, kväve och helium. Det här är en av de få gånger vi kan genomföra ett kontrollerat experiment kring en rymdväderhändelse. I vanliga fall, vi har ingen avancerad kunskap om när, var och hur de händer."

Hamradiooperatörer är akut intresserade av jonosfären, delvis för att det tillåter dem att kommunicera med varandra över tusentals mil och trots jordens krökning, som stör normal siktlinjekommunikation. Deras högfrekventa radiovågor studsar av den övre atmosfären och bryts tillbaka ner på andra sidan jordklotet. Sammansättningen av jonosfären på olika nivåer påverkar deras förmåga att överföra.

"En station i Texas kanske normalt inte kan prata med en i North Dakota på en viss frekvens vid en viss tid på dygnet. förmörkelsen kommer att förändra det jonosfäriska tillståndet och möjligen skapa kommunikationsvägar som normalt inte existerar. Vi kommer att leta efter dessa förändringar, bland andra effekter, " noterar han. "Om du plötsligt ändrar jonosfären som händer under en förmörkelse, genom att minska antalet joner eller ändra temperaturen, till exempel, skapar det vågor eller instabilitet? Hur långt kan dessa effekter upptäckas?"

En viktig källa till HamSCI-data kommer från Reverse Beacon Network (RBN). Reverse Beacon Network är ett automatiskt radiomottagningsnätverk (1,8 - 144 MHz) skapat och underhållet frivilligt av hamradiooperatörer. American Radio Relay League (ARRL) arbetar med HamSCI för att organisera och främja en Solar Eclipse QSO Party (hamsci.org/seqp), ett tävlingsliknande operationsevenemang utformat för att få skinkor i luften under förmörkelsen.