I århundraden har astronomer insett att totala solförmörkelser erbjuder en värdefull vetenskaplig möjlighet. Under vad som kallas totaliteten döljer den ogenomskinliga månen helt solens ljusa fotosfär – dess tunna ytskikt som avger det mesta av solens ljus. En förmörkelse gör det möjligt för astronomer att studera solens färgglada yttre atmosfär och dess känsliga utsträckta korona, vanligtvis osynlig i fotosfärens bländande ljus.
Men totala solförmörkelser är sällsynta och är endast synliga från en smal väg av helheten. Så förmörkelseexpeditioner kräver noggrann förhandsplanering för att säkerställa att astronomer och deras utrustning hamnar på rätt plats vid rätt tidpunkt. Som astronomins historia visar går saker och ting inte alltid enligt plan för ens de mest förberedda solförmörkelsejägarna.
Samuel Williams, den nyutnämnde professorn i matematik och naturfilosofi vid Harvard College, var ivrig att observera en total solförmörkelse. Han hade sett en transit av Venus 1769, men hade aldrig haft chansen att studera solens korona under en förmörkelse. Enligt hans beräkningar skulle en total solförmörkelse vara synlig från Maines Penobscot Bay den 27 oktober 1780.
Men att nå Maine från Massachusetts skulle vara något av ett problem; revolutionskriget rasade, och Maine hölls av den brittiska armén. Massachusetts lagstiftande församling kom till Williams hjälp; den instruerade statens styrelse för krig att utrusta ett fartyg för att förmedla förmörkelsejägarna. Talmannen i huset John Hancock skrev till den brittiske befälhavaren i Maine och bad om tillåtelse för vetenskapsmännen att göra sina observationer. När det astronomladdade fartyget anlände till Penobscot Bay, fick Williams och hans team landa men begränsades till ön Isleboro, tre miles offshore från fastlandet.
Morgonen den stora dagen var molnfri. När totalitetens beräknade ögonblick närmade sig, vid halv tolvtiden, byggdes spänningen upp. Skivan av oförmörkad sol blev smalare och smalare.
Sedan, klockan 12:31, började det bli bredare och bredare. Williams insåg, till sin frustration, att han trots allt inte var i vägen för helheten. De var 30 mil för långt söderut.
Efter en dämpad resa tillbaka till Massachusetts försökte Williams avgöra vad som hade gått fel. Vissa astronomer, vid den tiden och under följande århundraden, föreslog att hans beräkningar av helhetens väg var felaktiga.
Williams hade dock en annan förklaring. I sin rapport till den nygrundade American Academy of Arts and Sciences skyllde han på dåliga kartor:
"Längdgraden för vår observationsplats stämmer mycket väl överens med vad vi hade antagit i våra beräkningar. Men latituden är nära en halv grad mindre än vad kartorna över det landet hade fått oss att förvänta oss."
Eftersom en halv grad av longitud motsvarar 30 nautiska mil kan detta förklara varför Williams hamnade för långt söderut.
Även om Samuel Williams missade att se en total förmörkelse, var hans expedition inte ett totalt misslyckande. Medan han tittade på den smala solstrimlan som var synlig klockan 12:31, noterade han att den blev "bruten eller separerad i droppar." Dessa ljusa droppar, idag kända som Baily's Beads, är resultatet av solens ljus som skiner genom dalar och fördjupningar längs månens synliga kant. De är namngivna för att hedra astronomen Francis Baily; men Baily såg och beskrev pärlorna 1836, nästan 56 år efter att Williams observerade dem.
Nästan ett sekel senare, 1871, var den engelske astronomen Norman Lockyer ivrig att observera en total solförmörkelse.
Tre år tidigare hade han och den franske astronomen Jules Janssen oberoende mätt spektrumet av solens kromosfär; till sin förvåning hittade de en emissionslinje i det gula området av spektrumet, som inte motsvarade något känt grundämne.
Lockyer hävdade djärvt att emissionslinjen var från ett nytt grundämne som han döpte till "helium", efter solguden Helios. När Lockyer insåg att förmörkelser erbjöd en användbar möjlighet att söka efter mer oupptäckta element, blev Lockyer en stark förespråkare för förmörkelseexpeditioner.
Han visste att den totala solförmörkelsen den 12 december 1871 skulle passera över södra Indien och övertalade British Association for the Advancement of Science att sponsra en expedition. Den brittiska regeringen ville visa att brittiskt styre i Indien var kopplat till vetenskapliga framsteg, chippade in 2 000 pund och P&O ångfartygsföretaget erbjöd reducerade priser till Indien för solförmörkelsejägarna.
Lockyers resa till Indien gick smidigt. (Detta kunde inte tas för givet; 1870, på väg för att se en förmörkelse från Italien, var Lockyer ombord på ett fartyg som gick på grund utanför Siciliens östkust.) Teamet satte upp sina instrument på ett torn vid Bekal Fort , på den sydvästra indiska kusten. Morgonen den 12 december 1871 var molnfri. Även om Lockyer led av feber (och av effekterna av opiumet han tog för att behandla det), var han redo.
Sedan, under de inledande faserna av förmörkelsen, noterade han udda aktivitet i regionen nedanför fortet. Lokala invånare samlade en stor hög med buskved för att elda; uppenbarligen, genom att skapa en ljus eld på jorden, hoppades de uppmuntra den mörknande solen att bli ljus igen. Lockyer blev orolig; rökpelaren skulle ha stigit upp direkt mellan honom och den förmörkade solen och förstört hans observationer.
Lyckligtvis råkade den lokala polisinspektören vara närvarande; han tillkallade en skvadron poliser som släckte elden och skingrade folkmassan. Under den nu rökfria förmörkelsen gjorde Lockyer värdefulla observationer av strukturen av solens korona.
Hoppa vidare till tidigt 1900-tal. Den engelske astronomen Royal Sir Frank Dyson var ivrig att se en total solförmörkelse. Han behövde inte resa långt, eftersom förmörkelsen den 29 juni 1927 hade en väg av helhet som sträckte sig över norra England, från Blackpool i väster till Hartlepool i öster. Som en framstående figur inom det vetenskapliga etablissemanget och en känd expert på förmörkelser, hade Dyson inga problem med att få ekonomiskt stöd för sina observationer av förmörkelse.
Vad han dock inte kunde befalla var det berömda ombytliga engelska vädret. Under juni månad har norra England i genomsnitt cirka sju timmar direkt solljus per dag; detta kommer dock från en blandning av väder som inkluderar helt mulna dagar och helt molnfria dagar. Dyson visste inte vad han skulle förvänta sig.
Efter att ha kontrollerat väderrekorden längs den förutspådda förmörkelsevägen, bestämde sig Dyson för att observera från byn Giggleswick i Yorkshire. När han och hans team förberedde sig för förmörkelsen, verkade valet av plats initialt tveksamt; i två veckor före förmörkelsen var himlen helt molnig varje eftermiddag, vid den tid på dagen då totaliteten skulle inträffa den 29 juni.
Trots det bistert föga lovande vädret, samlades massor av hoppfulla människor på den allmänt omtalade förmörkelsestigen. Järnvägsföretag körde speciella utflyktståg, städer längs hela vägen sponsrade "förmörkelsedanser" och tidningar erbjöd "ecliptogglasögon" till prenumeranter.
Till slut blev tyvärr de flesta tittare längs förmörkelsevägen besvikna. Från det vilande molnet som blockerade den totalt förmörkade solen från Blackpool Tower till den obrutna mulna himlen vid Hartlepool, vädret samarbetade inte.
Lyckligtvis för Frank Dyson var dock staden Giggleswick nästan den enda platsen längs förmörkelsevägen som hade klar himmel under hela sin helhet. De uppskattningsvis 70 000 människorna som samlades där, efter den kungliga astronomens ledning, gynnades också av Dysons lycka.
Efter förmörkelsen var Dysons offentliga uttalande, med brittiska mått mätt, positivt bubblande:"Fotografierna har kommit ut extremt bra. En mycket tydlig och slående förmörkelse. Våra observationer gick verkligen väldigt bra."
Trots de svårigheter som vädret ... och rökiga brasor ... och tvivelaktiga kartor ... har astronomer alltid hållit ut i sin strävan att se förmörkelser.
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
