سيستخدم الباحثون كاميرات مثبتة على اثنتين من طائرات البحث WB-57 التابعة لوكالة ناسا لإجراء ملاحظات متحركة عالية الدقة لكورونا الشمس - اللافتات الأثيرية للغاز المتوهج في الغلاف الجوي الخارجي للشمس والذي لا يمكن رؤيته إلا خلال كسوف الشمس.
في حين سيشهد المراقبون على الأرض ما يصل إلى دقيقتين ونصف من الإجمالي (عندما يحجب القمر تمامًا الشمس) ، فإن الفريق الممول من وكالة ناسا بقيادة أمير كاسبي ، عالم الفيزياء الشمسية في معهد جنوب غرب البحوث في بولدر ، كولورادو ، ستستخدم الطائرات لتمديد فترة الكلية إلى أكثر من 7 دقائق ، مما يسمح بملاحظات غير مسبوقة للهالة الشمسية.
حتى عندما تكون مسافرًا في طائرات وكالة ناسا يتطلب تدريبًا خاصًا ، لذلك لن يتمكن علماء الفيزياء الفلكية من الطيران باستخدام الأدوات. لكنهم سوف يتابعون تجربتهم من خلال تغذية الأقمار الصناعية الحية للصور بينما تطارد الطائرات ظل القمر فوق ميزوري وإلينوي وتينيسي في ذروة كسوف الشمس الكلي. كما سيتم توفير البث المباشر للجمهور عبر الإنترنت.
يتحرك ظل القمر سريعًا جدًا حتى لا تستطيع الطائرات مواكبة ذلك ، لذلك سيطير الطيارون في تشكيل محسوب بعناية سيزيد وقت الإجمالي إلى أقصى حد ، حيث تلتقط الطائرة الثانية المطاردة بضع ثوانٍ فقط قبل مجمل الطائرة الأولى وفقا للباحثين.
وقال كاسبي لـ Live Science: "على الرغم من تباعدهم مسافة 100 كيلومتر وتحليقهم بسرعة حوالي 750 كيلومترًا في الساعة ، سيتعين عليهم ضبط وقت طيرانهم جيدًا بما يكفي ليكونوا في غضون حوالي 10 ثوانٍ من الموقع الذي يجب أن يكونوا فيه".
أشد حرارة من الشمس
ستعطي الصور عالية الدقة التي تم التقاطها بواسطة الطائرات أثناء الكسوف الباحثين رؤية متحركة فريدة من نوعها لهالة الشمس. يأملون في أن يلقي الضوء على السر الرئيسي للهالة: لماذا يكون الجو أكثر سخونة من سطح الشمس نفسه؟
وقال كاسبي "إن درجة حرارة الهالة الشمسية تصل إلى ملايين الدرجات ، والسطح المرئي للشمس - الغلاف الضوئي - لا يتجاوز بضعة آلاف درجة". "هذا النوع من انقلاب درجة الحرارة أمر غير معتاد. إذا عملت الديناميكا الحرارية بالمعنى الكلاسيكي الذي اعتدنا عليه ، فلن تحصل على هذا النوع من الانقلاب ، وستنخفض درجة الحرارة كلما ارتفعت."
يأمل Caspi وزملاؤه أن تكشف ملاحظاتهم عن ميزات ديناميكية دقيقة جدًا في الهالة الشمسية ، ربما في شكل تموجات أو موجات ، والتي يمكن أن تكشف عن العمليات في المجال المغناطيسي للشمس التي يعتقد أنها تحافظ على الهالة الرقيقة أكثر سخونة من الشمس سطح - المظهر الخارجي.
وقال كاسبي إن الهدف الرئيسي الثاني هو البحث عن تفسير للهياكل المرئية الكبيرة في الهالة.
وقال "عندما تنظر إلى الهالة ، فإنك ترى هذه الحلقات والأروقة والمراوح واللاعبات المنظمة بشكل جيد للغاية". "الشيء هو أنها سلسة للغاية ومنظمة بشكل جيد ، وتبدو وكأنها رأس شعر ممشط حديثًا."
لكن Caspi قال إن المجالات المغناطيسية التي تشكل الهالة تنشأ في السطح الفوضوي للشمس ، والذي من المتوقع أن يحول الهياكل الناعمة للهالة إلى حصيرة متشابكة.
لكنه قال: "كل هذه الهياكل تبقى مستقرة ومنظمة بشكل جيد للغاية ، وبالتالي فإن الهالة تطلق باستمرار أجزاء صغيرة من التعقيد من أجل الحفاظ على تلك المنظمة بشكل جيد ،" ونحن لا نفهم كيف تحدث هذه العملية أيضًا. "
منظر مرتفع
أوضح كاسبي أن مراقبة كسوف الشمس من ارتفاع 50.000 قدم (15200 متر) له مزايا عديدة مقارنة بالملاحظات من الأرض.
وقال إن طائرات ناسا ستطير فوق أي غيوم ومعظم الغلاف الجوي الذي يلف الأرض ، مما يضمن طقسًا مثاليًا في وقت من السنة حيث يمكن لمراقبي الكسوف على الأرض أن يتوقعوا تغطية سحابية بنسبة 50 بالمائة.
وقال إن الغلاف الجوي الرقيق وموقع الشمس والقمر العلوي تقريبًا سيقلل من التشويه إلى الحد الأدنى ، مما سيسمح للتلسكوبات والكاميرات على متن الطائرة بتسجيل تفاصيل دقيقة للغاية في هيكل هالة الشمس.
قال كاسبي: "نحصل بشكل أساسي على حساسية أفضل من جميع النواحي". "نحصل على جودة صورة أفضل ، ونحصل على وقت أطول للمراقبة ، ونحصل على ضوء أقل مبعثر - لذلك لدينا حساسية أعلى لجميع الأشياء التي نحاول النظر إليها بطرق عديدة ومختلفة."
بدأت طائرات الأبحاث WB-57 التابعة لناسا في الستينيات من القرن الماضي كقاذفات قنابل بي 57 كانبيرا. بعد ذلك ، تم تكييف الطائرات من قبل سلاح الجو الأمريكي لرصد الطقس وتم استخدامها لجمع عينات من الهواء في الجو العالي بعد التجارب النووية المشتبه بها ، وفقًا لوكالة ناسا.
ومنذ ذلك الحين ، أعيد بناء الطائرات وتعديلها من خلال مجموعة من الأدوات وأجهزة الاستشعار المتطورة ، بما في ذلك الكاميرات عالية الدقة المستقرة في أنف الطائرة التي يمكنها تسجيل الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء بسرعة 30 إطارًا في الثانية.
وقال كاسبي إن وكالة ناسا قامت بتطوير نظام الكاميرات لمراقبة مكوك الفضاء أثناء العودة إلى الغلاف الجوي كإجراء احترازي في أعقاب كارثة مكوك الفضاء كولومبيا عام 1986.
وقال كاسبي إن كسوف الشمس الكلي في 21 أغسطس سيكون المرة الأولى التي تستخدم فيها طائرات ناسا وكاميراتها لعلم الفلك.
وأضاف "لذا ، وبصرف النظر عن كونها مجرد قطعة علمية مدهشة حقًا ، نأمل أن تعرض هذه التجربة أداء وإمكانات هذه المنصة للملاحظات الفلكية المستقبلية".
أقرب نجم
قال كاسبي إن الملاحظات القادمة لديها القدرة على إلقاء الضوء على بعض الألغاز العالقة حول أقرب نجم لدينا ، وإعطاء علماء الفيزياء الفلكية فهماً أفضل لكيفية تشكل نظامنا الشمسي. يمكن أن يقدم البحث للعلماء لمحة عن كيفية تشكل أنظمة الكواكب الأخرى حول النجوم البعيدة.
"إن تطور النظام الشمسي مدفوع جزئيًا بهذه الرياح التي تخرج من النجم ، وهي تنفث الكثير من الغبار بعيدًا عن النظام الشمسي الداخلي ، وهذا أحد الأسباب التي تجعل الكواكب الصخرية متقاربة وتميل عمالقة الغاز إلى قال كاسبي بعيدا ".
وقال كاسبي إن رحلات الكسوف ستوفر فرصة نادرة للباحثين لمراقبة كوكب عطارد بواسطة التلسكوبات والكاميرات على الطائرات. كما ستتاح لهم الفرصة للبحث عن الكويكبات البركانية المراوغة التي يُعتقد أنها موجودة بين عطارد والشمس.
أوضح كاسبي أن الكاميرات النفاثة تهدف إلى مراقبة أعماق كوكبنا الشمسي ، والذي سيصبح مرئيًا في السماء المظلمة أثناء الكسوف ، لمدة نصف ساعة تقريبًا قبل نصف ساعة من مجملها.
ستسمح الصور عالية الدقة للزئبق المأخوذة تحت ضوء الأشعة تحت الحمراء لعلماء الكواكب بدراسة سطح الكوكب حول نهاية الفجر ، حيث تفسح ليلة الزئبق الباردة المتجمدة المجال ليومها الحار ، لمعرفة المزيد عن المواد التي يتكون منها سطح - المظهر الخارجي.
"الجانب النهاري من عطارد مشوي ساخن عند 750 درجة فهرنهايت (400 درجة مئوية) ، والجانب الليلي بارد جدًا عند 250 درجة فهرنهايت (ناقص 156 درجة مئوية) ، لكن ما لا نعرفه هو كم من الوقت يستغرق الانتقال من الحار إلى البرد ".
باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء ، سيكون العلماء قادرين على قياس خصائص تربة الكوكب ، ليس فقط على السطح ، ولكن حتى بضعة سنتيمترات تحت سطح الأرض ، مما قد يساعد الباحثين على معرفة ما يتكون منه ومدى كثافته ، أضاف.
وقال كاسبي "هذه الملاحظات هي الأولى من نوعها التي نعرفها ، لمحاولة عمل خريطة حرارية بالأشعة تحت الحمراء لعطارد".
