Όλικη έκλειψη ηλίου: Πώς θα τη μελετήσουν οι επιστήμονες

Ρουκέτες, αεροπλάνα, αερόστατα και αμέτρητοι παρατηρητές στο έδαφος θα μελετήσουν με πρωτοφανή λεπτομέρεια την ολική έκλειψη ηλίου στη Βόρεια Αμερική στις 8 Απριλίου.

Τη Δευτέρα 8 Απριλίου, εκατομμύρια άνθρωποι σε ολόκληρη τη Βόρεια Αμερική θα γίνουν μάρτυρες μιας από τις πιο σπάνιες απολαύσεις – μιας ολικής έκλειψης ηλίου.

Από την παραθαλάσσια πόλη Mazatlán του Ειρηνικού στο Μεξικό μέχρι την ανατολική ακτή του Newfoundland του Καναδά, η Σελήνη θα μπλοκάρει τέλεια τον Ήλιο και θα ρίξει τη σκιά της στο έδαφος, μετατρέποντας τη μέρα σε σχεδόν νύχτα. Αλλά δεν είναι μόνο το κοινό που θα ενθουσιαστεί, καθώς οι επιστήμονες τρέχουν να προετοιμάσουν πειράματα για την παρατήρηση αυτού του υπέροχου γεγονότος.

Κάθε 18 μήνες, μια ολική ηλιακή έκλειψη συμβαίνει κάπου στη Γη, μια τυχαία ιδιορρυθμία του Ήλιου που είναι 400 φορές πιο μακριά από τη Γη από ό,τι η Σελήνη και 400 φορές μεγαλύτερος, με αποτέλεσμα ο δίσκος της Σελήνης να καλύπτει πλήρως τον ηλιακό δίσκο όταν ευθυγραμμίζεται τέλεια μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Αυτή η έκλειψη του Απριλίου είναι ιδιαίτερα σημαντική, ωστόσο, λόγω της τεράστιας έκτασης κατοικημένης γης από την οποία θα περάσει η έκλειψη, επιτρέποντας σε πολλά εκατομμύρια ανθρώπους να την παρακολουθήσουν.

Οι τοποθεσίες στη διαδρομή της ολικότητας θα βυθιστούν στο σκοτάδι για όχι περισσότερο από τέσσερα λεπτά, αλλά αυτό είναι αρκετό για να διεξαχθούν μερικά από τα πιο σπάνια επιστημονικά πειράματα, με τους επιστήμονες να ελπίζουν να παρατηρήσουν την ατμόσφαιρα του Ήλιου – το στέμμα του – καθώς χορεύει γύρω από τη Σελήνη, την αντίδραση της άγριας πανίδας στο ουράνιο γεγονός, ακόμη και την εκτόξευση πυραύλων για να παρατηρήσουν πώς αντιδρά η ατμόσφαιρα της Γης.

Υπολογίζεται ότι 31 εκατομμύρια άνθρωποι θα βρεθούν στο πεδίο της έκλειψης, αριθμός διπλάσιος από τον αντίστοιχο της τελευταίας ολικής έκλειψης ηλίου που πέρασε από τις ΗΠΑ στις 21 Αυγούστου 2017. Η ολική έκλειψη είναι επίσης μεγαλύτερη αυτή τη φορά, από δυόμισι λεπτά για τους περισσότερους παρατηρητές το 2017, επειδή η Σελήνη ήταν πιο μακριά από τη Γη. Αυτή η διαδρομή της έκλειψης θα είναι επίσης σχεδόν διπλάσια σε πλάτος (σχεδόν 200 χιλιόμετρα πλάτος [120 μίλια] έναντι μόλις 110 χιλιομέτρων [70 μίλια] το 2017).

Ο Adam Hartstone-Rose από το NC State University της Βόρειας Καρολίνας ηγείται ενός προγράμματος για τη μελέτη του τρόπου με τον οποίο η άγρια ζωή αντιδρά στην έκλειψη. Το 2017 έβαλε ομάδες ερευνητών να σταθμεύουν σε διάφορους ζωολογικούς κήπους στο μονοπάτι της ολικότητας για να παρακολουθήσουν πώς συμπεριφέρονται τα ζώα. Κάποια έμειναν άναυδοι – μια ομάδα γορίλων μπήκαν μέσα για το βραδινό τους γεύμα όταν έπεσε το σκοτάδι, αλλά έμειναν με άδεια χέρια όταν επέστρεψε το φως της ημέρας. “Οι καμηλοπαρδάλεις ήταν οι αγαπημένες μου”, λέει η Hartstone-Rose. “Κάποιος είχε αναφέρει ότι οι άγριες καμηλοπαρδάλεις στην Αφρική άρχισαν να καλπάζουν κατά τη διάρκεια μιας ολικής έκλειψης. Ήμουν πολύ επιφυλακτική, επειδή οι καμηλοπαρδάλεις είναι αρκετά παθητικά ζώα. Παρά τον σκεπτικισμό μου, μερικές από αυτές άρχισαν να τρέχουν”.

Η “πιο τρελή συμπεριφορά”, λέει η Hartstone-Rose, ήταν μια ομάδα χελωνών των Γκαλαπάγκος. “Καθώς η ολότητα μεγάλωνε, γίνονταν όλο και πιο ενεργές”, λέει. “Ακριβώς στο αποκορύφωμα της ολικότητας, άρχισαν να ζευγαρώνουν, κάτι που δεν μπορούμε να εξηγήσουμε. Ίσως ήταν κάτι που συνέβη μόνο μια φορά. Θα παρακολουθήσουμε περισσότερες χελώνες αυτή τη φορά”.

Οι Hartstone-Rose θα έχουν τοποθετήσει ερευνητές στο ζωολογικό κήπο του Fort Worth στο Τέξας για να παρακολουθούν περισσότερα από 20 είδη ζώων κατά τη διάρκεια της έκλειψης, συμπεριλαμβανομένων των γίββωνων, των φλαμίνγκο, των ουρακοτάγκων και, φυσικά, των χελωνών. Ζητά επίσης από τα μέλη του κοινού να πραγματοποιήσουν τις δικές τους μελέτες συμπεριφοράς ζώων, είτε παρατηρώντας κατοικίδια ζώα είτε κοντινά άγρια ζώα, και να ανεβάσουν τις παρατηρήσεις τους στο διαδίκτυο.

Ενδιαφέρον παρουσιάζουν όλα τα ζώα, από σκύλους μέχρι ζώα φάρμας. “Υπάρχουν πολύ λίγες πληροφορίες σχετικά με το τι κάνουν τα αγροτικά ζώα”, λέει η Hartstone-Rose. “Θα έρθουν οι αγελάδες προς τον αχυρώνα κατά τη διάρκεια της ολικότητας; Δεν θα έπρεπε να λαλούν οι κόκορες κάποια στιγμή κατά τη διάρκεια της έκλειψης;”

Η Hartstone-Rose δεν είναι το μόνο άτομο που θα μελετήσει πώς συμπεριφέρονται τα ζώα κατά τη διάρκεια της έκλειψης. Ο Trae Winter στο εργαστήριο Advanced Research in Inclusion and Steam Accessibility (Arisa) στη Μασαχουσέτη θα ηγηθεί του προγράμματος Eclipse Soundscapes της Nasa, το οποίο θα χρησιμοποιήσει μικρές συσκευές μεγέθους τηλεφώνου εξοπλισμένες με μικρόφωνα, που ονομάζονται AudioMoths, για να ακούσει τους ήχους των κοντινών ζώων. Εκατοντάδες εθελοντές θα τοποθετήσουν τις συσκευές κατά μήκος της διαδρομής της ολικότητας, επιτρέποντας στον Winter και την ομάδα του να ακούσουν πώς αντιδρούν τα διάφορα ζώα τόσο στη μείωση του φωτός κατά τη διάρκεια της ολικότητας όσο και στη σχετική πτώση της θερμοκρασίας κατά περίπου 5,5C.

“Τα ζώα αντιδρούν στην αλλαγή του φωτός, μερικές φορές πολύ έντονα, καθώς και στις αλλαγές της θερμοκρασίας”, λέει ο Winter. “Είναι μια πολυαισθητηριακή εμπειρία”. Θα μελετηθεί μια σειρά από ζώα, όπως γρύλοι και ακόμη και άνθρωποι. “Ανυπομονώ να ακούσω πολλούς ανθρώπους να βιώνουν για πρώτη φορά μια έκλειψη και τους ήχους ενθουσιασμού που κάνουν”, λέει ο Winter. Αυτό είναι κάτι που ενδιαφέρει και την Hartstone-Rose. “Η πιο παράξενη συμπεριφορά των ζώων που παρατηρήσαμε το 2017 ήταν οι άνθρωποι γύρω μας”, λέει. “Οι άνθρωποι άρχισαν να ουρλιάζουν και να φωνάζουν ή να ξαπλώνουν στο τσιμέντο”.

Δεν θα μπορέσουν όλοι όσοι μελετούν την έκλειψη να την παρακολουθήσουν στην πραγματικότητα. Καθώς η Σελήνη διασχίζει τον Ήλιο, ο Aroh Barjatya στο Embry Riddle Aeronautical University στη Φλόριντα θα βρίσκεται εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά από την ολικότητα στην εγκατάσταση Wallops Flight Facility της Nasa στη Βιρτζίνια. Εκεί, θα είναι απασχολημένος με ένα εξαιρετικά μοναδικό πείραμα που ονομάζεται Atmospheric Perturbations around Eclipse Path (Apep) – εκτοξεύοντας τρεις πυραύλους ύψους 18 μέτρων, τους λεγόμενους sounding rockets, στην ατμόσφαιρα την ώρα της έκλειψης για να παρακολουθήσει τις αλλαγές στην ατμόσφαιρα του πλανήτη. “Η επαγγελματική πλευρά του εαυτού μου είναι πολύ ενθουσιασμένη”, λέει ο Barjatya. “Η προσωπική μου πλευρά είναι ελαφρώς λυπημένη που θα χάσω την ολικότητα”.

Οι επιστημονικές αποδόσεις που προσφέρονται θα πρέπει να απαλύνουν την απογοήτευση του Barjatya. Κάθε πύραυλος θα εκτοξευθεί σε ύψος περίπου 420 χιλιομέτρων (260 μιλίων) πριν πέσει πίσω στη Γη. Ένας πύραυλος θα εκτοξευθεί 45 λεπτά πριν από την έκλειψη κορυφής, ένας κατά τη διάρκεια και ένας 45 λεπτά μετά. Τα όργανα επί του σκάφους θα μετρούν φορτισμένα σωματίδια και ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία στην ιονόσφαιρα, μια περιοχή της γήινης ατμόσφαιρας που εκτείνεται από 100 έως 1.000 χιλιόμετρα (62 έως 620 μίλια) πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη, και πώς αυτή αλλάζει ως αντίδραση στην έκλειψη. Οι διακυμάνσεις στην ιονόσφαιρα εκτός έκλειψης μπορούν να επηρεάσουν τις δορυφορικές επικοινωνίες, οπότε μια έκλειψη δίνει μια σπάνια ευκαιρία να μελετηθούν αυτές οι αλλαγές με μεγαλύτερη λεπτομέρεια.

Καθώς η σκιά της Σελήνης περνάει από πάνω της, αναμένεται ότι η πυκνότητα της ιονόσφαιρας θα μειωθεί, αντιδρώντας στη σκιά που περνάει με κυματισμούς. “Είναι σαν ένα μηχανοκίνητο σκάφος σε μια λίμνη”, λέει ο Barjatya. Η πτήση σε τόσο μεγάλο ύψος επιτρέπει να γίνουν πολύ πιο ακριβείς μετρήσεις της ιονόσφαιρας κατά τη διάρκεια της έκλειψης από ό,τι είναι δυνατόν να γίνουν στο έδαφος. “Οι επίγειες παρατηρήσεις έχουν πολύ μεγάλη ανάλυση, στην καλύτερη περίπτωση ένα ή δύο χιλιόμετρα”, λέει ο Barjatya. “Αυτό που μας βοηθούν οι πύραυλοι είναι να εξετάσουμε σε ανάλυση κάτω του μέτρου, μερικές φορές κάτω από ένα εκατοστό. Έτσι, είστε σε θέση να δείτε το μικρότερο επίπεδο διακυμάνσεων, οι οποίες δημιουργούν διακοπές ραδιοσυχνοτήτων”.


Κατά μέσο όρο, κάθε δεδομένη τοποθεσία στη Γη βλέπει έκλειψη μόνο μία φορά κάθε 375 χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι αυτή η έκλειψη όχι μόνο θα παρακολουθηθεί αλλά και θα φωτογραφηθεί από πολλούς μάρτυρες του ιστορικού γεγονότος. Η Laura Peticolas από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο Sonoma στην Καλιφόρνια ζητά από όποιον το κάνει να συμμετάσχει στο πρόγραμμά της Eclipse Megamovie, το οποίο θα προσπαθήσει να συρράψει εκατοντάδες εικόνες από παρατηρητές σε μια ενιαία ταινία της ολικότητας.

Η Peticolas διεξήγαγε το ίδιο έργο το 2017, αλλά σημείωσε ότι “δεν ήταν τόσο όμορφο όσο το φανταζόμασταν στο μυαλό μας” λόγω έλλειψης εικόνων. Έτσι, αυτή τη φορά, θα ελπίζουν σε μια πολύ ευρύτερη δεξαμενή εικόνων, συμπεριλαμβανομένων καλύτερων επαγγελματικών εικόνων της έκλειψης, για να παράγουν ένα πιο γυαλισμένο προϊόν. Η ελπίδα είναι ότι η μεγαλοταινία θα αποκαλύψει χαρακτηριστικά του στέμματος του Ήλιου, όπως πίδακες που μοιάζουν με εκτοξεύσεις καυτού πλάσματος που εκτοξεύονται γύρω από τη Σελήνη και εξελίσσονται καθώς διάφοροι άνθρωποι κατά μήκος της διαδρομής τραβούν εικόνες.

“Αυτή τη φορά περιμένουμε πραγματικά να μπορέσουμε να βρούμε αυτούς τους πίδακες και τα χαρακτηριστικά που αλλάζουν”, λέει. Συνήθως τέτοια γεγονότα είναι εξαιρετικά δύσκολο να μελετηθούν, εκτός από ειδικά σχεδιασμένα τηλεσκόπια ή διαστημόπλοια που μπορούν να αποκλείσουν τον Ήλιο, αλλά μια ολική έκλειψη ηλίου επιτρέπει σε πολύ περισσότερους παρατηρητές να το κάνουν. Το γεγονός αυτό θα πρέπει να είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτο επειδή ο Ήλιος οδεύει προς την περίοδο της μέγιστης δραστηριότητάς του, που ονομάζεται ηλιακό μέγιστο και λαμβάνει χώρα σε έναν 11ετή κύκλο για λόγους που δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητοί.

“Αυτή θα είναι μια πολύ μεγαλύτερη έκλειψη από την άποψη των ανθρώπων που θα κατευθυνθούν προς το μονοπάτι της ολικότητας”, λέει ο Peticolas. “Αυτό το έργο εκμεταλλεύεται πραγματικά αυτό το γεγονός. Ελπίζω σε περίπου 500 εθελοντές που θα ανεβάσουν εικόνες”.

Για πολλούς ανθρώπους στο έδαφος, ο καιρός θα μπορούσε να παίξει καθοριστικό ρόλο στο αν θα μπορέσουν να δουν την ολικότητα ή όχι, καθώς η νεφοκάλυψη απειλεί πάντα να χαλάσει τη θέα του ήλιου. Ένας τρόπος για να το αποφύγει κανείς αυτό είναι να σηκωθεί στον ουρανό, κάτι που θα κάνει η Nasa με δύο αεροπλάνα WB-57. Πετώντας σε ύψος 15 χιλιομέτρων (50.000ft), τα αεροπλάνα θα ακολουθήσουν την πορεία της ολικότητας στα ανοικτά των ακτών του Μεξικού, βιώνοντας περίπου επτά λεπτά σκοταδιού, και θα είναι εξοπλισμένα με όργανα για τη μελέτη του Ήλιου.

Επικεφαλής ενός από τα πειράματα είναι ο Amir Caspi του Νοτιοδυτικού Ερευνητικού Ινστιτούτου στο Κολοράντο, ο οποίος θα χρησιμοποιήσει μια υπέρυθρη κάμερα σε ένα από τα αεροπλάνα – αν και δεν θα πετάξει ο ίδιος – για να μελετήσει το ηλιακό στέμμα. Ένα από τα βασικά μυστήρια του στέμματος είναι ότι η θερμοκρασία του φτάνει σε εκατομμύρια βαθμούς, σε σύγκριση με μόλις 5.000C (9.000F) για την επιφάνεια του Ήλιου, για λόγους που δεν μπορούν να εξηγηθούν πλήρως.

Ο Caspi πιστεύει ότι μπορεί να υπάρχει σύνδεση μεταξύ των εκτοξεύσεων πλάσματος από τον Ήλιο, που ονομάζονται προεξοχές, ουσιαστικά μια “μάζα πλάσματος που έχει αναβλύσει από την επιφάνεια”, και του ίδιου του στέμματος. Αυτές οι προεξοχές είναι έως και 30.000C (54.000F), πολύ πιο ψυχρές από το στέμμα, αλλά μπορούν να εκπέμπουν το ίδιο έντονα στο υπέρυθρο. “Προσπαθούμε να απαντήσουμε τι συμβάλλει σε αυτή την εκπομπή”, λέει ο Caspi. “Δεν μπορεί να είναι ο ίδιος μηχανισμός λόγω αυτής της τεράστιας διαφοράς στη θερμοκρασία”. Μια απάντηση μπορεί να βρίσκεται στον τρόπο με τον οποίο τα μαγνητικά πεδία στρίβουν και περιστρέφονται πάνω από την επιφάνεια του Ήλιου.

Αν οι πύραυλοι και τα αεροπλάνα δεν είναι αρκετά, η Angela Des Jardins από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Μοντάνα θα ηγηθεί 53 ομάδων φοιτητών σε όλες τις ΗΠΑ που θα στείλουν περίπου 600 μπαλόνια στην ατμόσφαιρα στο πλαίσιο του Nationwide Eclipse Balloon Project. Ανεβαίνοντας μέχρι τα 35 χιλιόμετρα (115.000 πόδια), τα μπαλόνια θα χρησιμοποιήσουν όργανα για να δουν πώς αντιδρούν τόσο η ατμόσφαιρα της Γης όσο και ο καιρός της στις μεταβαλλόμενες συνθήκες της έκλειψης.

Μερικά από τα όργανα θα μελετήσουν τα κύματα βαρύτητας, τα κύματα πίεσης που κινούνται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της μεταβαλλόμενης θερμοκρασίας. “Είναι σαν μια πέτρα που ρίχνεται σε μια λίμνη και δημιουργεί κύματα”, λέει ο Des Jardins. Άλλα θα μετρούν την υγρασία, την κατεύθυνση και την ταχύτητα του ανέμου για την παρακολούθηση τυχόν αλλαγών που προκαλούνται από την έκλειψη. “Έχοντας 600 αερόστατα που πετούν και μετρούν την ατμόσφαιρα είναι μια τόσο θαυμάσια πλούσια πηγή δεδομένων”, λέει ο Des Jardins. “Περιμένουμε να δημοσιευτούν τουλάχιστον δώδεκα εργασίες ως αποτέλεσμα των δεδομένων που συλλέγουμε”. Θα υπάρχουν ακόμη και κάποιες κάμερες στα αεροσκάφη που θα μεταδίδουν ζωντανά την έκλειψη στο έδαφος.

Οι προσδοκίες αυτή τη φορά είναι ότι, ενώ η ολική έκλειψη ηλίου στις ΗΠΑ το 2017 άνοιξε την όρεξη τόσο στο κοινό όσο και στους επιστήμονες, το 2024 θα είναι ένα γεγονός που θα παρακολουθείται και θα μελετάται πολύ ευρύτερα λόγω της έκτασης που θα καλύψει και της γνώσης του τι να περιμένουμε αυτή τη φορά.

“Νομίζω ότι ο κόσμος είναι πιο ενθουσιασμένος γι’ αυτό”, λέει η Hartstone-Rose. “Το 2017 ήταν απροσδόκητα δροσερό. Το 2024 θα είναι πάνω από ένα πιο πυκνοκατοικημένο τμήμα της Αμερικής και ακόμη πιο όμορφο, επειδή ο Ήλιος βρίσκεται σε αυτόν τον εκπληκτικό κύκλο εκτίναξης. Το στέμμα θα είναι πραγματικά φανταστικό”.

Must read

Related Articles