Αυτά τα γεγονότα συμβαίνουν όταν η Σελήνη περνά μεταξύ του Ήλιου και της Γης, εμποδίζοντας εντελώς το πρόσωπο του Ήλιου. Αυτό βυθίζει τους παρατηρητές σε ένα σκοτάδι παρόμοιο με την αυγή ή το σούρουπο.

Κατά τη διάρκεια της επερχόμενης έκλειψης, το μονοπάτι της ολότητας , όπου οι παρατηρητές βιώνουν το πιο σκοτεινό μέρος της σκιάς της Σελήνης (την ομπρέλα), διασχίζει το Μεξικό, βαδίζοντας βορειοανατολικά μέσω του Τέξας, των Μεσοδυτικών και μπαίνοντας για λίγο στον Καναδά προτού καταλήξει στο Μέιν.

Οι ολικές εκλείψεις ηλίου συμβαίνουν περίπου κάθε 18 μήνες σε κάποια τοποθεσία στη Γη . Η τελευταία ολική έκλειψη Ηλίου που διέσχισε τις ΗΠΑ έλαβε χώρα στις 21 Αυγούστου 2017.

Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Aberystwyth, θα διεξάγει πειράματα από κοντά στο Ντάλας. Η ομάδα αποτελείται από διδακτορικούς φοιτητές και ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Aberystwyth, το Nasa Goddard Space Flight Center στο Maryland και το Caltech (Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια) στην Pasadena.

Υπάρχει πολύτιμη επιστήμη που πρέπει να γίνει κατά τη διάρκεια των εκλείψεων, η οποία είναι συγκρίσιμη ή καλύτερη από ό,τι μπορούμε να επιτύχουμε μέσω διαστημικών αποστολών. Τα πειράματά μας μπορεί επίσης να ρίξουν φως σε ένα μακροχρόνιο παζλ σχετικά με το εξώτατο μέρος της ατμόσφαιρας του Ήλιου – το στέμμα του.

Σκιά έκλειψης
Το μονοπάτι της ολότητας περνά από το Μεξικό, τις ΗΠΑ και τον Καναδά. ( Στούντιο Επιστημονικής Οπτικοποίησης της NASA)
Το έντονο φως του Ήλιου μπλοκάρεται από τη Σελήνη κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης ηλίου. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να παρατηρήσουμε το αχνό στέμμα του Ήλιου με απίστευτη διαύγεια, από αποστάσεις πολύ κοντά στον Ήλιο, σε αρκετές ηλιακές ακτίνες. Η μία ακτίνα είναι η απόσταση που ισοδυναμεί με τη μισή διάμετρο του Ήλιου, περίπου 696.000 km (432.000 μίλια).

Η μέτρηση της κορώνας είναι εξαιρετικά δύσκολη χωρίς έκλειψη. Απαιτεί ένα ειδικό τηλεσκόπιο που ονομάζεται στεφανογράφος που έχει σχεδιαστεί για να εμποδίζει το άμεσο φως από τον Ήλιο. Αυτό επιτρέπει την επίλυση ασθενέστερου φωτός από το στέμμα. Η σαφήνεια των μετρήσεων της έκλειψης ξεπερνά ακόμη και τους στεφανογράφους που βασίζονται στο διάστημα.

Μπορούμε επίσης να παρατηρήσουμε το στέμμα με σχετικά μικρό προϋπολογισμό, σε σύγκριση, για παράδειγμα, με αποστολές διαστημικών σκαφών. Ένα επίμονο παζλ για το στέμμα είναι η παρατήρηση ότι είναι πολύ πιο ζεστό από τη φωτόσφαιρα (την ορατή επιφάνεια του Ήλιου).

Καθώς απομακρυνόμαστε από ένα καυτό αντικείμενο, η θερμοκρασία περιβάλλοντος πρέπει να μειώνεται, όχι να αυξάνεται. Το πώς η κορώνα θερμαίνεται σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες είναι ένα ερώτημα που θα διερευνήσουμε.

Έχουμε δύο βασικά επιστημονικά όργανα. Το πρώτο από αυτά είναι το Cip (πολόμετρο στεφανιαίας απεικόνισης). Το Cip είναι επίσης η ουαλική λέξη για “ματιά” ή “γρήγορη ματιά”. Το όργανο λαμβάνει εικόνες του στέμματος του Ήλιου με έναν πολωτή.

Το φως που θέλουμε να μετρήσουμε από το στέμμα είναι πολύ πολωμένο, πράγμα που σημαίνει ότι αποτελείται από κύματα που δονούνται σε ένα μόνο γεωμετρικό επίπεδο. Ένας πολωτής είναι ένα φίλτρο που αφήνει το φως με μια συγκεκριμένη πόλωση να περάσει μέσα από αυτό, ενώ εμποδίζει το φως με άλλες πολώσεις.

Οι εικόνες Cip θα μας επιτρέψουν να μετρήσουμε θεμελιώδεις ιδιότητες του κορώνα, όπως η πυκνότητά του. Θα ρίξει φως και σε φαινόμενα όπως ο ηλιακός άνεμος. Αυτό είναι ένα ρεύμα υποατομικών σωματιδίων με τη μορφή πλάσματος – υπερθερμασμένης ύλης – που ρέει συνεχώς προς τα έξω από τον Ήλιο. Το Cip θα μπορούσε να μας βοηθήσει να εντοπίσουμε πηγές στην ατμόσφαιρα του Ήλιου για ορισμένα ρεύματα ηλιακού ανέμου.

Οι άμεσες μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου στην ατμόσφαιρα του Ήλιου είναι δύσκολες. Όμως τα δεδομένα της έκλειψης θα πρέπει να μας επιτρέψουν να μελετήσουμε τη δομή της σε λεπτή κλίμακα και να εντοπίσουμε την κατεύθυνση του πεδίου. Θα μπορέσουμε να δούμε πόσο μακριά εκτείνονται από τον Ήλιο οι μαγνητικές δομές που ονομάζονται μεγάλοι «κλειστοί» μαγνητικοί βρόχοι. Αυτό με τη σειρά του θα μας δώσει πληροφορίες για μαγνητικές συνθήκες μεγάλης κλίμακας στο στέμμα.

Στεφανιαία θηλιά.
Οι στεφανιαίες θηλιές βρίσκονται γύρω από τις ηλιακές κηλίδες και σε ενεργές περιοχές του Ήλιου. ( NASA/Solar Dynamics Observatory)
Το δεύτερο όργανο είναι το Chils (στεφανιαίο φασματόμετρο γραμμής υψηλής ανάλυσης). Συλλέγει φάσματα υψηλής ανάλυσης, όπου το φως διαχωρίζεται στα συστατικά του χρώματα. Εδώ, αναζητούμε μια συγκεκριμένη φασματική υπογραφή του σιδήρου που εκπέμπεται από το στέμμα.

Περιλαμβάνει τρεις φασματικές γραμμές, όπου το φως εκπέμπεται ή απορροφάται σε ένα στενό εύρος συχνοτήτων. Το καθένα από αυτά δημιουργείται σε διαφορετικό εύρος θερμοκρασιών (σε εκατομμύρια βαθμούς), επομένως η σχετική φωτεινότητά τους μας λέει για τη στεφανιαία θερμοκρασία σε διαφορετικές περιοχές.

Η χαρτογράφηση της θερμοκρασίας του κορώνα ενημερώνει προηγμένα μοντέλα που βασίζονται σε υπολογιστή για τη συμπεριφορά του. Αυτά τα μοντέλα πρέπει να περιλαμβάνουν μηχανισμούς για τον τρόπο με τον οποίο το στεφανιαίο πλάσμα θερμαίνεται σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες. Τέτοιοι μηχανισμοί μπορεί να περιλαμβάνουν τη μετατροπή των μαγνητικών κυμάτων σε θερμική ενέργεια πλάσματος, για παράδειγμα. Εάν δείξουμε ότι ορισμένες περιοχές είναι πιο ζεστές από άλλες, αυτό μπορεί να αναπαραχθεί σε μοντέλα.

Η φετινή έκλειψη συμβαίνει επίσης κατά τη διάρκεια μιας εποχής αυξημένης ηλιακής δραστηριότητας, οπότε θα μπορούσαμε να παρατηρήσουμε μια στεφανιαία εκτίναξη μάζας (CME) . Αυτά είναι τεράστια σύννεφα μαγνητισμένου πλάσματος που εκτοξεύονται από την ατμόσφαιρα του Ήλιου στο διάστημα. Μπορούν να επηρεάσουν τις υποδομές κοντά στη Γη, προκαλώντας προβλήματα σε ζωτικούς δορυφόρους.

Πολλές πτυχές των CME είναι ελάχιστα κατανοητές, συμπεριλαμβανομένης της πρώιμης εξέλιξής τους κοντά στον Ήλιο. Οι φασματικές πληροφορίες για τα CME θα μας επιτρέψουν να αποκτήσουμε πληροφορίες για τη θερμοδυναμική τους , την ταχύτητα και την έκτασή τους κοντά στον Ήλιο.

Τα όργανα έκλειψης μας προτάθηκαν πρόσφατα για μια διαστημική αποστολή που ονομάζεται αποστολή ηλιακής απόκρυψης με δυνατότητα Σελήνης (Mesom) . Το σχέδιο είναι να περιφερθεί γύρω από τη Σελήνη για να αποκτήσει πιο συχνές και εκτεταμένες παρατηρήσεις έκλειψης. Σχεδιάζεται ως αποστολή Διαστημικής Υπηρεσίας του Ηνωμένου Βασιλείου στην οποία συμμετέχουν πολλές χώρες, αλλά με επικεφαλής το University College του Λονδίνου, το Πανεπιστήμιο του Surrey και το Πανεπιστήμιο Aberystwyth.

Θα έχουμε επίσης μια προηγμένη εμπορική κάμερα 360 μοιρών για τη συλλογή βίντεο από την έκλειψη της 8ης Απριλίου και την τοποθεσία παρατήρησης. Το βίντεο είναι πολύτιμο για εκδηλώσεις προβολής του κοινού, όπου επισημαίνουμε τη δουλειά που κάνουμε και βοηθά να δημιουργηθεί το ενδιαφέρον του κοινού για το τοπικό μας αστέρι, τον Ήλιο.
Huw Morgan , Αναγνώστης στις Φυσικές Επιστήμες, Πανεπιστήμιο Aberystwyth

photo: pixabay