مطاردة الكسوف بالصواريخ الصوتية والطائرات التي تحلق على ارتفاعات عالية

قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار حول الاكتشافات الرائعة والإنجازات العلمية والمزيد.

سي إن إن
—

يثير الكسوف الرهبة ويجمع الناس معًا لمشاهدة حدث سماوي مذهل، لكن هذه الأحداث الكونية تساعد العلماء أيضًا على كشف أسرار النظام الشمسي.

متى كسوف الشمس الكلي في 8 أبريل، عندما سيخفي القمر وجه الشمس مؤقتًا من وجهة نظر الملايين من الناس المكسيك والولايات المتحدة الأمريكية وكنداهناك عدة تجارب جارية لفهم بعض الأسئلة الكبيرة التي لم يتم حلها حول الجرم السماوي الذهبي بشكل أفضل.

تطلق ناسا صواريخ السبر وطائرات WB-57 على ارتفاعات عالية للبحث عن خصائص الشمس والأرض، وهو أمر ممكن فقط أثناء الكسوف. تعد هذه الجهود جزءًا من تاريخ طويل من الجهود لجمع بيانات وملاحظات لا تقدر بثمن عندما يحجب القمر ضوء الشمس مؤقتًا.

أحد المعالم العلمية الأكثر شهرة المرتبطة بالكسوف حدث في 29 مايو 1919، عندما قدم كسوف الشمس الكلي دليلا على ذلك. نظرية ألبرت أينشتاين في النسبية العامةوصفه العالم رسميًا لأول مرة في عام 1916 ناسا.

اقترح أينشتاين أن الجاذبية هي نتيجة لتشويه الزمان والمكان، مما يؤدي إلى تشويه بنية الكون. على سبيل المثال، اقترح أينشتاين أن تأثير الجاذبية لجسم كبير مثل الشمس يمكن أن يحرف الضوء المنبعث من جسم آخر، مثل نجم خلفه، مما يتسبب في ظهور الجسم بعيدًا قليلاً عن وجهة نظر الأرض. خلال كسوف عام 1919، قامت بعثة علمية بقيادة عالم الفلك الإنجليزي السير آرثر إدينجتون من البرازيل وغرب أفريقيا لمراقبة النجوم بالتحقق من نظرية أينشتاين وكشفت أن بعض النجوم كانت بالفعل في المكان الخطأ.

يعد هذا الاكتشاف أحد الدروس العلمية العديدة المستفادة فيما يتعلق بالكسوف.

متى خسوف 2017 على الولايات المتحدةأجرت ناسا ووكالات الفضاء الأخرى عمليات الرصد باستخدام 11 مركبة فضائية مختلفة وطائرتين على ارتفاعات عالية.

وساعدت البيانات التي تم جمعها خلال هذا الكسوف العلماء على التنبؤ بدقة بما سيبدو عليه الإكليل، أو الغلاف الجوي الخارجي الساخن للشمس، خلال كسوفي 2019 و2021. على الرغم من درجة حرارته المحترقة، إلا أن مظهر الهالة أضعف من سطح الشمس الساطع، ولكنها تشكل هالة حول الشمس أثناء الكسوف، عندما يحجب القمر معظم ضوء الشمس، مما يسهل القراءة.

أحد الألغاز الدائمة حول نجمنا هو سبب كون الإكليل أكثر حرارة بملايين الدرجات من سطح الشمس الفعلي. وكشفت دراسة أجريت عام 2021 عن بعض القرائن الجديدة، حيث أظهرت أن الإكليل يحافظ على درجة حرارة ثابتة. واستنادا إلى أكثر من عقد من ملاحظات الكسوف، فإن النتائج معقولة ناسا.

وبينما تكون الشمس هادئة أثناء الكسوفات السابقة، تصل الشمس إلى ذروة نشاطها. يسمى الحد الأقصى للطاقة الشمسيةيقدم هذا العام فرصة نادرة للعلماء.

وأثناء كسوف الشمس يوم 8 أبريل، علماء مواطنون و يمكن لفريق من الباحثين تحقيق اكتشافات جديدة وسوف يحسن فهمنا لركننا من الكون.

إن مراقبة الشمس أثناء الكسوف تساعد العلماء على فهم كيفية تدفق المواد الشمسية من الشمس بشكل أفضل. تشكل الجسيمات المشحونة التي تسمى البلازما طقسًا فضائيًا يتفاعل مع الطبقة العليا من الغلاف الجوي للأرض والتي تسمى الغلاف الأيوني. تعمل هذه المنطقة كحدود بين الغلاف الجوي السفلي للأرض والفضاء الخارجي.

يمكن للنشاط الشمسي النشط المنبعث من الشمس أثناء التوهجات الشمسية أن يتداخل مع محطة الفضاء الدولية والبنية التحتية للاتصالات. تعمل العديد من الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض وموجات الراديو في طبقة الأيونوسفير، مما يعني أن تغير الطقس الفضائي يؤثر على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والاتصالات اللاسلكية طويلة المدى.

تشمل تجارب دراسة الغلاف الأيوني أثناء الكسوف بالونات عالية الارتفاع وجهودًا علمية للمواطنين. مشاركة مشغلي الراديو الهواة. سيسجل المشغلون في مواقع مختلفة قوة إشاراتهم ومدى سفرهم أثناء الكسوف. وأجرى الباحثون التجربة خلال الكسوف السنوي لشهر أكتوبر 2023، عندما لم يحجب القمر ضوء الشمس تماما، ولا تزال البيانات قيد التحليل.

وفي تجارب متكررة، سوف تطير ثلاثة صواريخ السبر تسلسل من مرفق طيران والوبس التابع لناسا في فرجينيا قبل وأثناء وبعد الكسوف لقياس كيفية تأثير الاختفاء المفاجئ لأشعة الشمس على الغلاف الجوي العلوي للأرض.

يقود أروه بارجاتيا، أستاذ الفيزياء الهندسية في جامعة إمبري ريدل للطيران في دايتونا بيتش بولاية فلوريدا، التجربة التي تسمى اضطرابات الغلاف الجوي حول مسار الكسوف، والتي تم تنفيذها لأول مرة خلال كسوف الشمس السنوي في أكتوبر.

سيقوم كل صاروخ بإخراج أربعة أدوات علمية بحجم زجاجة الصودا على طول المسار الإجمالي لقياس التغيرات في درجة حرارة الغلاف الأيوني، وكثافة الجسيمات، والمجالات الكهربائية والمغناطيسية من 55 إلى 310 ميل (90 إلى 500 كيلومتر) فوق سطح الأرض.

وقال بارجاتيا في بيان: “إن فهم طبقة الأيونوسفير وتطوير النماذج للمساعدة في التنبؤ بالاضطرابات أمر بالغ الأهمية لضمان حسن سير عالمنا الذي يعتمد بشكل متزايد على الاتصالات”.

يمكن لصواريخ السبر أن تصل إلى ارتفاع أقصى يبلغ 260 ميلاً (420 كيلومترًا) أثناء الطيران.

خلال الكسوف السنوي لعام 2023، ستقوم الأجهزة الموجودة على متن الصاروخ بقياس التغيرات الحادة واللحظية في طبقة الأيونوسفير.

وقال بارجاتيا: “لاحظنا اضطرابات قادرة على التأثير على الاتصالات اللاسلكية أثناء إطلاق الصاروخين الثاني والثالث، ولكن ليس أثناء إطلاق الصاروخ الأول قبل ذروة الكسوف المحلي”. “نحن متحمسون جدًا لإعادة تشغيلها أثناء الكسوف الكلي لمعرفة ما إذا كانت الاضطرابات تبدأ عند نفس الارتفاع وما إذا كان حجمها وحجمها متماثلين.”

سيتم إجراء ثلاث تجارب مختلفة على متن طائرة الأبحاث على ارتفاعات عالية التابعة لناسا والمعروفة باسم WB-57s.

قال بيتر، مدير برنامج العلوم المحمولة جواً التابع لناسا، إن طائرات WB-57 يمكنها حمل ما يقرب من 9000 رطل (4082 كجم) من المعدات العلمية على ارتفاع يتراوح بين 60000 إلى 65000 قدم (18288 إلى 19812 مترًا) فوق سطح الأرض، مما يجعلها العمود الفقري لبرنامج العلوم المحمولة جواً التابع لناسا. برنامج أبحاث الارتفاعات العالية WB-57 في مركز جونسون للفضاء في هيوستن.

وتتمثل ميزة استخدام طائرات WB-57 في أن الطيار ومشغل المعدات يمكن أن يطير حوالي 6 ساعات ونصف فوق السحب دون التزود بالوقود على طول مسار الكسوف الذي يمتد عبر المكسيك والولايات المتحدة، مما يسمح برؤية مستمرة ودون انقطاع. كان مسار طيران الطائرات يعني أن الأدوات ستكون في ظل القمر لفترة أطول من تواجدها على الأرض. وقال ليشاك إن أربع دقائق على الأرض تعادل ست دقائق في الرحلة.

ركزت إحدى التجارب على الغلاف الأيوني باستخدام أداة تسمى الأيونوسوند، والتي تعمل مثل الرادار عن طريق إرسال إشارات راديوية عالية التردد والاستماع إلى أصداءها أثناء قياس عدد الجسيمات المشحونة في الغلاف الأيوني.

وسيركز الاختباران الآخران على كورونا. سيستخدم أحد المشاريع الكاميرات وأجهزة قياس الطيف لمعرفة المزيد من التفاصيل حول درجة الحرارة والتركيب الكيميائي للإكليل، بالإضافة إلى التقاط بيانات عن الانفجارات الكبيرة للمواد الشمسية من الشمس والتي تسمى الانبعاثات الكتلية الإكليلية.

ويهدف مشروع آخر، بقيادة العالم الرئيسي أمير كوسبي من معهد أبحاث الجنوب الغربي في بولدر، كولورادو، إلى التقاط صور للكسوف من ارتفاع 50 ألف قدم (15240 مترًا) فوق سطح الأرض. الإكليل الأوسط والسفلي. وباستخدام كاميرات عالية السرعة وعالية الدقة قادرة على التقاط صور في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء، ستبحث التجربة أيضًا عن كويكبات تدور داخل وهج الشمس.

وقال كوسبي: “في الأشعة تحت الحمراء، لا نعرف ما الذي سنراه، وهذا جزء من لغز هذه الملاحظات النادرة”. “يمنحك كل كسوف فرصة جديدة للتوسع في ما تعلمته في الكسوف الأخير وحل قطعة جديدة من اللغز.”