โคโรนาความผอมบางของดวงอาทิตย์ส่องสว่างในระหว่างสุริยุปราคาเต็มดวง
(ภาพ: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / Ľubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)
ในอเมริกาใต้ดวงตานับล้านจะหันไปทางท้องฟ้าเมื่อดวงจันทร์เคลื่อนที่ไปข้างหน้าดวงอาทิตย์เพื่อนำเสนอสุริยุปราคาวันนี้ (2 กรกฎาคม) ในขณะที่เกือบทั่วทั้งทวีปจะเห็นดวงจันทร์ปกคลุมอย่างน้อยส่วนหนึ่งของดวงอาทิตย์นักดูท้องฟ้าในส่วนของชิลีและอาร์เจนตินาจะได้สัมผัสกับช่วงเวลาพลบค่ำตอนกลางวันเนื่องจากดวงจันทร์ระเบิดดวงอาทิตย์ในสุริยุปราคาอย่างสมบูรณ์
แต่ในขณะที่นักดูท้องฟ้าส่วนใหญ่จะซึมซับในสายตาที่น่าเกรงขามบางคนก็จะหันมามองเหตุการณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญกว่านี้ สุริยุปราคาจะเกิดขึ้นเหนือหอสังเกตการณ์ระหว่างอเมริกา - เซอร์โร (NSF) มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติทางตอนเหนือของชิลีโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ห้าคนจะศึกษาบรรยากาศของดวงอาทิตย์และโลกในช่วงสุริยุปราคาเพื่อรับการสังเกตการณ์ที่ยากต่อการมองเห็นเท่านั้น ในช่วงเวลาที่หายวับไปของความมืดในเวลากลางวัน
"ในวันที่ 2 กรกฎาคมการระดมทุนของ NSF จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคว้าโอกาสอันมีค่าของสุริยุปราคาทั้งหมดเพื่อศึกษาโคโรนาของดวงอาทิตย์" David Boboltz ผู้อำนวยการโครงการ NSF กล่าวในแถลงการณ์ ดวงอาทิตย์จะยังคงถูกซ่อนไว้เป็นเวลา 2 นาที 6 วินาทีที่กล้องโทรทรรศน์
ในขณะที่ดวงจันทร์เคลื่อนที่ไปด้านหน้าส่วนหนึ่งของดวงอาทิตย์ในช่วงสุริยุปราคาบางส่วนซึ่งเกิดขึ้นสองสามครั้งต่อปีโดยเฉลี่ยดวงอาทิตย์จะถูกปิดกั้นอย่างสมบูรณ์ในช่วงสุริยุปราคาเต็มดวง ความแตกต่างระหว่างสุริยุปราคาเต็มดวงและสุริยุปราคาบางส่วนถึงแม้ 99% ของดวงอาทิตย์จะได้รับการปกป้องเป็นอย่างมากและสามารถอนุญาตให้มีการทดลองทางวิทยาศาสตร์ในวงกว้าง เมื่อร่างกายของดวงอาทิตย์ถูกปิดกั้นอย่างสมบูรณ์โคโรนาด้านในที่เข้าใจยากจะมองเห็นได้
ประกอบด้วยก๊าซร้อนมากโคโรนานั้นร้อนกว่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์อย่างลึกลับ แม้จะมีอุณหภูมิสูง แต่มันก็มืดกว่าดวงอาทิตย์นับล้านเท่าเนื่องจากธรรมชาติที่บอบบาง การศึกษาโคโรนาสามารถเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสภาพอากาศในอวกาศที่เกิดจากดวงอาทิตย์ซึ่งอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อโลก
นอกเหนือจากการแสดงวิทยาศาสตร์ที่มีค่าแล้วแต่ละทีมยังมีแผนคราสที่เผยแพร่เพื่อให้นักศึกษาชาวชิลีและชาวต่างชาติในท้องถิ่นนักดาราศาสตร์สมัครเล่นและประชาชนทั่วไป
การทดลองนานหลายทศวรรษ
ในปี 1990 นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน Jay Pasachoff เริ่มโปรแกรมการสังเกตการณ์ที่ยังคงติดตามดวงอาทิตย์ที่กำลังเปลี่ยนแปลง ด้วยการวัดสีรูปร่างและอุณหภูมิในปัจจุบันของโคโรนานักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับการปะทุและกระแสน้ำที่มาจากดวงอาทิตย์
Pasachoff ศาสตราจารย์ดาราศาสตร์ที่วิทยาลัยวิลเลียมส์ในแมสซาชูเซตส์เป็นหนึ่งในสามคนที่บันทึกการสังเกตการณ์สุริยุปราคาสุริยจักรวาลทั้งหมด เขาเดินทางไปทั่วโลกเพื่อสำรวจสุริยุปราคา 70 แห่ง 34 แห่งในสุริยุปราคาสุริยุปราคาทั้งหมด 34 แห่ง
“ การมองเห็นแต่ละครั้งที่เราได้รับจากดวงอาทิตย์ในช่วงสุริยุปราคาทั้งหมด - เพียงไม่กี่นาทีทุก ๆ 18 เดือนหรือมากกว่านั้น - ให้คุณสมบัติที่แตกต่างกันในการดู” Pasachoff กล่าวในแถลงการณ์
การสังเกตคุณสมบัติของดวงอาทิตย์สามารถช่วยปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการปล่อยมวลโคโรนา (CMEs) การระเบิดของวัสดุที่มีประจุพุ่งออกมาจากพื้นผิวดวงอาทิตย์ เมื่อกลุ่มเหล่านี้เดินทางออกไปในอวกาศพวกเขาสามารถปะทะกับดาวเคราะห์อย่างโลกและโต้ตอบกับสนามแม่เหล็ก ในปี 1859 พายุสุริยะที่เรียกว่าเหตุการณ์คาริงทันทำให้เกิดไฟฟ้าช็อตและกางเกงขาสั้นตามสายโทรเลขแม้ปล่อยให้โทรเลขตัดการเชื่อมต่อจากแหล่งจ่ายไฟเพื่อทำงาน เหตุการณ์ที่คล้ายกันในทุกวันนี้ในโลกอิเล็กทรอนิกส์ที่มากกว่านั้นอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ
ทีมของ Pasachoff จะศึกษาโครงสร้างโคโรนาขนาดใหญ่ที่รู้จักกันในชื่อ streamers ซึ่งเป็นบริเวณแหลมที่ปรากฏในภาพส่วนใหญ่ของโคโรนา เนื่องจากสุริยุปราคาเต็มดวงในปี 2019 เกิดขึ้นในช่วงที่ค่อนข้างเงียบของวัฏจักร 11 ปีของดวงอาทิตย์มันจะให้มุมมองที่หายากของขนนกขั้วโลกสุริยะซึ่งกระจุกของสนามแม่เหล็กแบบเปิดที่ผลิตที่ขั้วเหนือและขั้วใต้ของดวงอาทิตย์
"ฉันยังรอคอยที่จะเปรียบเทียบการสังเกตของเราเกี่ยวกับโคโรนาที่เกิดขึ้นในช่วงสุริยุปราคา ... ด้วยการคาดการณ์ที่เพื่อนร่วมงานทำก่อนที่จะเกิดคราสตามสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์และจุดดับในช่วงเดือนก่อนหน้า" Pasachoff กล่าว การทำนายและการสังเกตจะถูกรวมเข้ากับภาพคอมพิวเตอร์เมื่อสุริยุปราคาได้ข้อสรุปแล้ว
อุณหภูมิของดวงอาทิตย์ยังเปลี่ยนแปลงตลอดวัฏจักร 11 ปี ด้วยการวัดเหล็กที่มีความร้อนสูงในโคโรนาทีมจะสามารถวัดอุณหภูมิโดยรวมของโคโรนาเพื่อศึกษาว่ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรในช่วงเวลาหนึ่ง
'ลมสุริยะ Sherpas'
ทีมนักวิจัยคนที่สองที่รู้จักกันในชื่อ "Solar Wind Sherpas" จะศึกษาโคโรนาของดวงอาทิตย์จากสถานที่ต่าง ๆ สามแห่งในอเมริกาใต้ กลุ่มนี้จะศึกษาดวงอาทิตย์จาก Cerro Tololo และสถานที่อื่น ๆ อีกสองแห่งในอาร์เจนตินาซึ่งนำโดยนักดาราศาสตร์ Shadia Habbal แห่งมหาวิทยาลัย Hawai'i นอกเหนือจากการเพิ่มโอกาสในการสังเกตดวงอาทิตย์ในสภาพอากาศที่ปลอดโปร่งการมีเว็บไซต์หลายแห่งยังช่วยให้นักวิจัยสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างโคโรนาที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่น้อยมาก
แผนไม่ใช่เรื่องใหม่ ทีมของ Habbai ใช้กลยุทธ์ที่คล้ายคลึงกันในช่วงวันที่ 21 สิงหาคม 2017 สุริยุปราคาทั่วประเทศสหรัฐอเมริกา เป้าหมายของพวกเขาคือการเพิ่มชุดเครื่องมือที่ใช้ในการสังเกตและเพื่อศึกษาความยาวคลื่นต่างๆที่ยังไม่ได้รับการศึกษา
นักดาราศาสตร์วางแผนที่จะใช้การถ่ายภาพหลายความยาวคลื่นและการวัดด้วยสเปกโทรสโกปีซึ่งแบ่งแสงเป็นความยาวคลื่นขององค์ประกอบเพื่อตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีอุณหภูมิความหนาแน่นการเคลื่อนไหวที่ไม่เกี่ยวข้องกับความร้อนและการไหลออกของส่วนต่างๆของโคโรนา แต่ละแอตทริบิวต์จะได้รับการศึกษาใกล้กับพื้นผิวดวงอาทิตย์ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่ที่สุดในสนามแม่เหล็กสุริยะและที่ซึ่งลมสุริยะและการปล่อยมวลโคโรนาเกิดและเหวี่ยงจากดวงอาทิตย์
Habbal กล่าวว่าสุริยุปราคาเป็นเอกลักษณ์ "เพราะมันเกิดขึ้นในช่วงบ่ายและดวงอาทิตย์จะอยู่ที่ระดับความสูงต่ำมากนอกจากนี้ดวงอาทิตย์อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ขั้นต่ำสุดดังนั้นการกระจายตัวของโครงสร้างในโคโรนาโซล่าจะแตกต่างจากสองปีที่ผ่านมา ."
'ความสำเร็จที่ยอดเยี่ยมสำหรับวิทยาศาสตร์ของพลเมือง'
นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวแห่งชาติของญี่ปุ่นจะตั้งสถานีหลายแห่งเพื่อศึกษาอุปราคา ทีมงานของ Yoichiro Hanaoka จะทำการสังเกตการณ์โคโรน่าใกล้กับพื้นผิวซึ่งเป็นภูมิภาคที่ไม่สามารถมองเห็นได้จากหอสังเกตการณ์ในอวกาศเช่นหอสังเกตการณ์พลังงานแสงอาทิตย์และหอดูดาว Heliospheric (SOHO) ของ NASA และหอสัมพันธไมตรีสุริยะ (STEREO) เมื่อรวมภาพพื้นดินกับภาพที่ได้จากอวกาศฮานาโอกะและเพื่อนร่วมงานของเขาจะสามารถสร้างภาพที่สมบูรณ์ของโคโรนาได้
ทีมของ Hanaoka จะไม่ประกอบไปด้วยมืออาชีพอย่างสมบูรณ์
“ เราจะร่วมมือกับผู้สังเกตการณ์สมัครเล่นซึ่งแพร่กระจายอย่างกว้างขวางไปทั่วเส้นทางสุริยุปราคาในชิลีและอาร์เจนตินาเพื่อจัดระเบียบการสังเกตหลายจุด” เขากล่าว การรวมการสังเกตทั้งหมดเหล่านี้จะทำให้มองเห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของโคโรนาในช่วงเวลาใด “ มันจะเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่สำหรับวิทยาศาสตร์ของพลเมือง” ฮานาโอกะกล่าว
โครงการโพลาไรซ์
สนามแม่เหล็กและโครงสร้างภายในของโคโรนามีบทบาทสำคัญในสภาพอากาศในอวกาศ การวัดทิศทางของสนามแม่เหล็กพลังงานแสงอาทิตย์สามารถช่วยในการคาดการณ์เกี่ยวกับสิ่งที่ทำให้เกิดสภาพอากาศในอวกาศเช่น CME แต่การตรวจวัดสนามแม่เหล็กที่เชื่อถือได้ยังคงเป็นสิ่งที่ท้าทาย
ในการวัดสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์นักวิทยาศาสตร์จะต้องวัดโพลาไรซ์ของแสงที่มาจากดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับแว่นกันแดดโพลาไรซ์โพลาไรเซอร์บนกล้องโทรทรรศน์พลังงานแสงอาทิตย์จะกรองแสงที่ไม่ตรงกับทิศทางของพวกมัน
“ ด้วยการหมุนโพลาไรเซอร์เหล่านี้เราสามารถรวมรูปร่างของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ได้” พอลไบรอันนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคอร์ปอเรชั่นเพื่อการวิจัยบรรยากาศที่จะนำโครงการไปศึกษาสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ "สิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจว่าการกำหนดค่าสนามแม่เหล็กประเภทใดที่สามารถนำไปสู่เหตุการณ์ที่ปะทุได้" เขากล่าว
กลับมาบนโลก
ในขณะที่ทีม NSF สี่คนแรกจะหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์ทีมที่ห้าจะรักษามุมมองบนโลกให้มั่นคง นำโดย Miquel Serra-Ricart นักวิจัยที่ Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ในสเปนทีมจะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศของโลกโดยเฉพาะชั้นบรรยากาศไอโซโทป - ชั้นบนที่อยู่ประมาณ 50 ถึง 600 ไมล์ ( 80 ถึง 1,000 กิโลเมตร) เหนือพื้นผิวโลก - เมื่อเงาของดวงจันทร์เคลื่อนที่ผ่านหอสังเกตการณ์
“ สุริยุปราคารวมก่อให้เกิดพื้นที่มืดในวงกว้างและลดแสงอาทิตย์ที่เคลื่อนที่ผ่านชั้นบรรยากาศโลกในเส้นทางที่ค่อนข้างแคบในช่วงกลางวัน” Serra-Ricart กล่าว "ผลกระทบต่อความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์นั้นคล้ายคลึงกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อพระอาทิตย์ขึ้นและพระอาทิตย์ตกและสร้างการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศของโลกที่เราต้องการวัด"
ทีมจะติดตามว่าอุณหภูมิลดลงในเงามากเพียงใดและรวดเร็วเพียงใดเมื่อโลกถูกปกคลุมด้วยดวงอาทิตย์อย่างสมบูรณ์ พวกเขาจะติดตามการเปลี่ยนแปลงในบรรยากาศรอบนอกเพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่ามันส่งผลกระทบต่อการรับสัญญาณวิทยุทางไกลในเวลากลางคืนหรือไม่
แม้ว่าเงาของดวงจันทร์จะสร้างบรรยากาศคล้ายไอโอสเฟียร์ในเวลากลางคืน แต่ก็จะแตกต่างจากบรรยากาศยามเย็นธรรมดา
"เงาของดวงจันทร์นั้นมีขนาดค่อนข้างเล็กบนโลกและเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียงมันน่าจะสร้างเอฟเฟกต์ที่น่าสนใจบางอย่างที่อาจตรวจพบได้ในวิทยุทั่วไปหรือเครื่องรับขนาดเล็ก" Serra-Ricart กล่าว
นี่จะไม่เป็นครั้งแรกที่มีการศึกษาเกี่ยวกับชั้นบรรยากาศในช่วงสุริยุปราคา ในช่วงปี 1999 คราสทั่วสหราชอาณาจักรนักวิทยาศาสตร์สนับสนุนให้ผู้คนใช้วิทยุเพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศ นักวิทยาศาสตร์ของประชาชนปรับไปยังสถานีวิทยุในสเปนที่ตรวจพบในสหราชอาณาจักรเพื่อตรวจสอบว่าคลื่นวิทยุเดินทางไปไกลแค่ไหนในช่วงคราส
ถึงแม้ว่าจะมีการศึกษาถึงผลกระทบด้านอิออนสเฟียร์ของสุริยุปราคามานานกว่า 50 ปีเรายังรู้ว่าจะเกิดคำถามนี้อย่างไร แต่ไม่แม่นยำคราสจะให้นักวิจัยตรวจสอบกระบวนการชาร์จและการคลายประจุแบบเรียลไทม์ "
หมายเหตุของบรรณาธิการ: ถ้าคุณถ่ายภาพที่น่าตื่นตาตื่นใจของ 2 กรกฎาคม 2019 สุริยุปราคาเต็มดวง และต้องการแบ่งปันกับผู้อ่านของ Space.com ส่งรูปถ่ายความคิดเห็นและชื่อและที่ตั้งของคุณไปที่ [email protected]
- การไล่ Solar Eclipses: คำถาม & คำตอบกับ Jay Pasachoff
- นี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้จากสุริยุปราคาโดยรวม
- Total Solar Eclipses: เกิดขึ้นบ่อยแค่ไหนและทำไม?
