Den totala solförmörkelsen den 8 april 2024 kommer att ge fantastiska vyer över Nordamerika. Medan alla längs förmörkelsevägen med en klar himmel kommer att se den spektakulära händelsen, kan den bästa utsikten vara 50 000 fot i luften, ombord på NASA:s WB-57 jetplan. Det är dit en trio av NASA-finansierade team skickar sina vetenskapliga instrument för att göra mätningar av förmörkelsen.
Två lag kommer att avbilda solens yttre atmosfär - koronan - och ett tredje kommer att mäta jonosfären, det övre elektriskt laddade lagret av jordens atmosfär. Den här informationen kommer att hjälpa forskare att bättre förstå koronans struktur och temperatur, solens effekter på jordens atmosfär och till och med hjälpa till i sökandet efter asteroider som kan kretsa nära solen.
Under en total solförmörkelse blockerar månen perfekt solens ljusa ansikte och kastar en liten bit av jorden i mörker. Med solens huvudljus maskerat blir den mycket svagare solkoronan synlig för blotta ögat. Detta ger forskare en unik möjlighet att studera denna mystiska region av solen. Den korta blockeringen av solljus gör det också möjligt för forskare att studera hur solens ljus påverkar jordens atmosfär.
Tidigare har solförmörkelser drivit på många vetenskapliga upptäckter. För denna solförmörkelse finansierar NASA flera vetenskapliga experiment – inklusive de tre som använder WB-57s – för att göra mätningar under förmörkelsen. NASA:s WB-57 flyger mycket högre än kommersiella flygplan. Denna höjd gör att jetplanen kan flyga över molnen – vilket betyder att det inte finns någon chans att missa förmörkelsen på grund av dåligt väder.
Dessutom placerar höjden jetstrålarna över större delen av jordens atmosfär, vilket gör att kamerorna kan ta skarpare bilder och fånga våglängder, som infrarött ljus, som inte når marken. Eftersom planen kan färdas i 460 miles per timme, kan de också förlänga tiden de spenderar i månens skugga. Medan förmörkelsen inte kommer att vara mer än fyra och en halv minut vid någon punkt på marken, kommer planen att se en förmörkelse som varar cirka 25 % längre, över 6 minuter och 22 sekunder.
"Genom att förlänga helhetens varaktighet ökar vi varaktigheten för hur mycket data vi kan skaffa", säger Shadia Habbal, en forskare vid University of Hawaii som leder ett av WB-57-förmörkelseexperimenten.
Habbals experiment kommer att flyga spektrometrar - som registrerar specifika våglängder av ljus och kameror. Instrumenten kommer att mäta temperaturen och den kemiska sammansättningen av korona- och koronalmassutstötningarna, som är stora skurar av solmaterial. Med dessa data strävar forskare efter att bättre förstå koronans struktur och identifiera källan till solvinden, den konstanta strömmen av partiklar som sänds ut av solen.
Habbal hoppas att resultaten av deras studie kommer att hjälpa till att skilja mellan olika konkurrerande modeller av hur koronan värms upp. "Det här ljuset är vår bästa sond än att sticka en termometer i koronan," sa Habbal.
För ett annat team, ledd av Amir Caspi vid Southwest Research Institute i Boulder, Colorado, är det inte första gången de jagar förmörkelser med flyg. Caspi ledde ett tidigare banbrytande experiment med WB-57s under 2017 års totala solförmörkelse som korsade Amerika från hav till hav. Bilder tagna från jetstrålen användes för att studera koronans struktur.
Den tiden var den första som jetplanen någonsin använts för att studera en förmörkelse. Den här gången kommer en förbättrad kamerauppställning att möjliggöra mätningar i fler våglängder från infrarött till synligt ljus som förhoppningsvis kommer att avslöja ny information om strukturer i mitten och nedre korona. Observationerna, tagna med en högupplöst höghastighetskamera, kan också hjälpa till att studera en dammring som cirklar runt solen och hjälpa till att söka efter asteroider som kan kretsa nära solen.
"Det finns inte mycket data om solen vid vissa av våglängderna vi kommer att studera," sa Caspi. "Vi vet inte vad vi kommer att hitta, så det är extra spännande att göra de här mätningarna."
Ett tredje experiment kommer att studera effekterna av månens skugga på jonosfären med hjälp av ett instrument som kallas en jonosond, som designades vid JHU APL. En jonosond fungerar som en enkel radar. Enheten skickar ut högfrekventa radiosignaler och lyssnar efter deras ekon som återgår från jonosfären, vilket gör att forskarna kan mäta hur laddad jonosfären är.
"Förmörkelsen fungerar i princip som ett kontrollerat experiment", säger Bharat Kunduri, ledare för jonosfärprojektet och en forskningsassistent vid Virginia Tech i Blacksburg, Virginia. "Det ger oss en möjlighet att förstå hur förändringar i solstrålning kan påverka jonosfären, vilket i sin tur kan påverka vissa av dessa teknologier som radar och GPS som vi litar på i våra dagliga liv."
Tillhandahålls av NASA
