Kuigi paljud meist on olnudkohta õppiminesuur Ameerika päikesevarjutusviimastel kuudel on teised selleks suurejooneliseks nähtuseks valmistunud aastaid. Teadlased, kes keskenduvad igasugustele teadusharudele, alates päikeseteadusest ja lõpetades loomade käitumisega, on kavandanud katseid, mis viiakse läbi lühiajaliste minutite jooksul.
'Teadlase jaoks, kes valmistub neid lühikesi hetki jäädvustama, võib see olla väga kirglik ja stressirohke,' ütleb Shadia Habbal, Hawaii ülikooli astronoom, kes on näinud üle 10 varjutuse ja valmistunud 2017. aasta varjutuseks kolm aastat. 'Üritus ei saa oodata, kuni olete valmis.'
Palju sõidab vaid mõneminutilise pimeduse peal. Mõned projektid hõlmavad sadu meeskonnaliikmeid, institutsioonide võrgustikke, keerulisi tehnoloogia seadistusi ja saavutusi ning kümneid saidi asukohti kogu terviklikkuse teel.
'See on meie kõigi jaoks lihtsalt suurepärane võimalus olla teatud viisil teadlased, olla uudishimulikud selle pöörase loodusnähtuse vastu, mis toimub,' ütleb Montana osariigi ülikooli füüsikaprofessor Angela Des Jardins.
Alates varjutuse tagaajamisest ümberehitatud pommitajatega kuni loomaaialoomade reaktsioonide hoolika jälgimiseni – siin on vaid mõned asjad, mida teadlased loodavad varjutuse varjus teha.
Illustratsioonid autor Jay Rasgorshek .
Salapärase koroona kuumuse mõõtmine
Kuna kuu varjab päikese ereda ketta, paljastab see päikesekrooni kummitusliku halo. Koroonat ehk päikese välist plasmat varjab tavaliselt päikeseketas, mis on miljon korda intensiivsem kui krooni sära.
'See on uskumatu sensatsioon, kui näete koroona ilmumist,' Hawaii ülikooli astronoom Shadia Habbal, kes on seni näinud kokku 10 nähtavat täielikku varjutust. rääkis Science Friday hiljutises intervjuus . 'Äkki hämardub kõik ja siis tekib päikese ümber imeilus valguse aura, mis just välja tuleb, ja teile jääb mulje, et ojad lähevad lõpmatuseni.'
Kuid selle ilu sisaldab salapära. Päikese tuumas on üle 25 miljoni kraadi Fahrenheiti ja see langeb, kui see läheneb päikese pinnale, kus temperatuur on umbes 10 000 kraadi. 1869. aasta varjutuse ajal leidsid teadlased Charles Augustus Young ja William Harkness aga tõendeid selle kohta, et krooni temperatuur tõuseb müstiliselt, kasvades päikesepinnalt atmosfääri suunas kuumemaks.
'See on suurim mõistatus,' ütles Habbal. 'Püüame ikka veel välja selgitada, millised on protsessid, mis lasevad sellel gaasil ootamatult kuumaks minna.'
Kõrge temperatuur eemaldab kroonis olevate elementide, nagu raud, kroom ja nikkel, elektronid. 'Kuna nad kaotavad kõik need elektronid ja ioniseeruvad ja erutuvad, kiirgavad nad teatud kindlat värvi valgust,' selgitas ta.
Selle kroonilise mõistatuse uurimiseks on Habbal reisinud mööda maailmavarjutuste vaatamiseks. Eelseisva päikesevarjutuse ajal hajub ta koos viie meeskonnaga ehk 'päikesetuule šerpadega' mööda totaalsuse teed mööda USA lääneosa laiali. Nad kasutavad kitsaribafiltritega spektrograafe ja valge valguse kuvajaid. Neid seadmeid kasutades saavad meeskonnad mõõta koroona temperatuuri, jäädvustades kiirgavat valgust. Siis saavad nad luua temperatuuri kaart aidata teadlastel koronaat ja selle hiiglaslikke pilveheiteid paremini mõista.
Varjutuse tagaajamine taevast
NASA oma kõrgel kõrgusel pika tiivaga WB-57 salvestab tavaliselt atmosfääri- ja ilmaandmeid. Kuid 21. augustil, kui kuu vari liigub Missourist Tennessee poole, lendavad kaks renoveeritud sõjalennukit 50 000 jala kõrgusel, täpselt allpool punkti, kus piloodid peavad kandma skafandreid, jahtides varjutust mööda totaalsuse teed.
'Lennuki kasutamise peamine eelis on see, et saame asetada selle otse varjutuse tee keskele ja jälitada varjutust selles suunas, kus vari liigub,' ütleb projekti juhtivuurija Amir Caspi. Colorado osariigis Boulderis asuva Southwest Research Institute'i vanemteadur. Kaks lennukit lendavad formatsioonis üksteisest umbes 70 miili kaugusel, üks teise ees, et suurendada kogu vaatlusaega maapinnalt vaadeldavalt kahelt ja poolelt minutilt umbes seitsme ja poole minutini.
Kogu veesõiduki kõrglahutusega nähtava valguse ja infrapunakaamerad on suunatud päikesekroonile. Caspi ja tema meeskond koguvad andmeid, et paremini mõista, miks temperatuur tõuseb päikesepinnast eemale ulatuvates kihtides. Teadlased uurivad ka päikesepinnalt väljaulatuvate magnetstruktuuride korraldust. Koronaalsed väljaulatuvad osad on nagu pikad nöörid, mis on juurdunud keeva melassi merre, ütleb Caspi.
'Kui see melass ringi liigub, tõmbab see neid nööre ringi ja lõpuks võiks arvata, et need väänavad ja keerlevad ning muutuvad sassis, matiks jamaks, kuid seda ei juhtu,' ütleb ta. Selle asemel: „see näeb välja nagu sile, värskelt kammitud juuksepea, mitte nagu voodipea. Me tahame teada, miks see nii on, ”ütleb Caspi.
[Mida teeb päike? Päikeseeksperdid vastavad.]
Seejärel suunab uurimisrühm oma fookuse sisemise planeedi poole päikese poole. Nad tahavad teada, kui kiiresti Merkuuri pind päevast õhtuni jahtub, selgitab Caspi. Selleks kogub meeskond infrapunakiirguse andmeid, et selgitada välja pinnase ülemiste sentimeetrite temperatuur. Pinnase jahtumiskiiruse määramine võib anda vihjeid mulla omaduste, näiteks tiheduse ja koostise kohta. See aitab teadlastel paremini mõista, kuidas elavhõbe varajases Päikesesüsteemis tekkis, ütleb Caspi.
Kümnete õhupallide otseülekanne
2012. aastal, vahetult enne täielikku päikesevarjutust Austraalias, tuli teadlaste rühmal idee: kinnitada kaamera kõrgmäestiku õhupalli külge ja käivitada see varjutuse ajal stratosfääri.Montana osariigi ülikooli füüsikaprofessori Angela Des Jardinsi sõnul, kes oma uurimistöö käigus videole sattus, oli nende tagasi saadetud kaadrid aukartust äratavad.
'On lihtsalt hämmastav näha, kuidas õhkkond tumeneb ja varje peale tuleb,' ütleb Des Jardins. Eclipse'i õhupallide projekt . 'Sellest kosmoselendude vaatenurgast Maale alla vaatamine oli lihtsalt hämmastav.'
Kuid milline näeks varjutus välja mitme õhupalli pealt üle kogu riigi? Eclipse'i õhupallide projektist võib saada suurim geograafiline raadiosondide (ilmapallidega kaasaskantavad instrumendid) kampaania, mis on kunagi läbi viidud. Des Jardins teeb koostööd enam kui 50 meeskonnaga, et paigutada igast osariigist ja Puerto Ricost välja hinnanguliselt 70 õhupalli. Projekt kavatseb isegi Oregoni ja Lõuna-Carolina ranniku lähedal laevadelt õhupalle heita, lootes olla esimene rühm, kes näeb varjutuse varju saabuvat, ja viimane, kes näeb selle lahkumist.
Heeliumiga täidetud sibulakujulised õhupallid koguvad andmeid erinevate uurimisprojektide jaoks, alates sellest, kuidas atmosfäär reageerib äkilisele valguse kadumisele, kuni analüüsimiseni, kuidas bakterid võivad reageerida Marsi omaga sarnasel temperatuuril ja rõhul. Igal õhupallil on jälgimis-, video- ja piltide süsteemid, mis ripuvad õhupalli all 20 jala pikkusel nailonnööril. 100 000 jala kõrgusel hõljudes püüavad õhupallid ka otseülekandena näha kosmoselaadset vaadet, kui vari roomab üle Maa kumeruse.
[ Lisateave NASA Eclipse'i õhupallide projekti kohta. ]
'Kui mõelda sellele, mida me teeme, et saadame odava varustusega õhupallilt otseülekande alla ja saadame selle otse internetti, on see tõesti hämmastav, mida me teeme.' ütleb Des Jardins.
Maa portree Kuult
Alates 2009. aastast on Lunar Reconnaissance Orbiter teinud pilte Kuu pinnast. Tänavu augustis pöörab see aga oma objektiivi Maa poole, et püüda jäädvustada täielikku päikesevarjutust.
'Kui me selle sisse lülitame, võtab jooneskanner väga kiiresti rida rea järel ja loob pildi,' ütleb Goddardi kosmoselennukeskuse LRO projektiteadlane John Keller. 'See sobib väga hästi selle jaoks, mida tahame Kuul teha, kuid Maa pildistamiseks on see keerulisem.'
[ LRO-st pärinevad pildid näitavad taevaste pommituste tekitatud kuumaastikku. ]
Kuigi LRO on varemgi pildistanud varjutusi – 2012. aastal, tegid selle kaamerad üksikasjalikud mustvalged fotod Kuu varjust, mis rõngakujulise varjutuse ajal Maast möödub – meeskond peab kosmoselaeva hoolikalt Maa poole suunama, arvutama sobiva kiirenduse ja skaneerima orbiidi üle planeedi. See on manööver, mis ei olnud algselt tarkvara sisse ehitatud, selgitab Keller.
'Võimalik, et see [2017. aasta] pilt võib olla veidi dramaatilisem, sest see on tõeline täielik varjutus,' ütleb Keller. Samuti kavatseb meeskond kasutada uut pilditöötlusvõimalust, et proovida saada värvilist pilti.
Kuigi pildid on pigem avalikkuse huvides kui uurimistööks, heidab nende fotode tegemine rohkem valgust Kuu rollile varjutuse ajal. Näiteks võivad LRO visualiseeringud aidata paljastada, kuidas Kuu topograafia mängib varjutuse ajal Maa topograafiaga. See võib tabada ka nähtust nimega Baily’s beads, kus Kuu geoloogia põhjustab sädeleva valguse värelust, mis näeb välja nagu teemantide rõngas, selgitab Keller.
'Kuna LRO missioonil oleme kõik seotud Kuuga ja see teeb [varjutuse] eriti põnevaks,' ütleb ta.
Vaadake The Wild Across the U.S.
Kui päev nihkub täieliku varjutuse ajal hämaruse poole, võite märgata mõningaid omapäraseid, võib-olla isegi jubedaid nihkeid loomade käitumises. Väidetavalt lakkavad linnud laulu keskel piiksumast, sipelgad tõmbuvad tagasi oma pesadesse ja keraämblikud rebivad muu hulgas oma võrgud maha.
'Elu muutub,' ütleb California Teaduste Akadeemia selgrootu bioloog ja kodanikuteaduse kaasjuht Rebecca Johnson. 'See tundub lihtsalt veidi tumedam ja veidi külmem. Lugedes mõningaid anekdootlikke aruandeid selle kohta, kuidas loomad oma käitumist muudavad, võib põhjuseks olla see, et nad tunnevad, et on kas hommik või õhtu.
Üksikutest täielike päikesevarjutuste välimärkmikest on leitud peotäis sarnaseid anekdoote. Siiski puuduvad põhjalikud kogud ega konkreetsed tõendid, mis selgitaksid varjutuse mõju elusloodusele.
[ Kuidas 1919. aasta varjutus leidis tõendeid üldrelatiivsusteooria kohta. ]
'Minu jaoks on üllatav, et keegi seda ei uuri, kuid ma arvan, et see on lihtsalt sellepärast, et [täielike päikesevarjutuste] sagedus on nii haruldane, ' ütleb ta.
Peaaegu aasta on Johnson ja tema kolleegid California Teaduste Akadeemiast korraldanud kodanikuteaduse kampaaniat Elu reageerib koguda loomade, taimede ja putukate käitumist Ameerika Ühendriikides ja Kanadas varjutuse ajal. Rakenduse kasutamine iNaturalist , saavad vabatahtlikud ja amatöörteadlased üle maailma koguda ja jagada looduskeskkonna vaatlusi. Ta ütleb, et kõik, kes on osalise või täieliku varjutusega piirkonnas, saavad aidata andmeid koguda. Vaatlejatel palutakse teha fotosid, kirjutada märkmeid või koguda heli tund enne sündmust, selle ajal ja tund pärast seda.
'See on viis lugude vormistamiseks ja kogumiseks, mis oleks olnud lihtsalt kohalik märkus, mida inimesed omavahel jagasid,' ütleb Johnson, kes loodab saada tuhandeid tähelepanekuid. 'Nende andmete laiemaks jagamiseks hakkame tõesti niimoodi asju välja mõtlema ja võib-olla leiame mustreid, mida me pole suutnud näha.'
Täielik päikesevarjutus loomaaias
Riverbanksi loomaaed Columbias, Lõuna-Carolinas, asub otse terviklikkuse teel. Ja kohapeal on rohkem kui 2000 looma ja enam kui 350 liiki,pole öelda, mille tunnistajaks võivad olla teadlased, loomapidajad ja külastajad.
'Mõned [lood] on täiesti veidrad ja neil pole teaduslikku alust,' ütleb Ed Diebold, Riverbanksi loomaaia loomakogude ja -kaitse direktor. Töötajad ja loomapidajad kavandavad kogu loomaaeda hõlmavat andmekogumist.
Töötajate teada ei ole ükski teine loomaaed läbi viinud põhjalikku loomade käitumise uuringut täieliku päikesevarjutuse ajal sellises ulatuses. Riverbanksi loomaaed asub totaalsuse tee keskel ja kogeb umbes kaks ja pool minutit ettearvamatut loomade tegevust.
[ Viivitaja juhend Suure Ameerika Varjutuse juurde. ]
Interdistsiplinaarsed meeskonnad, mis koosnevad loomaaiapidajatest, teadlastest ja loomaaia vabatahtlikest, paigutatakse Riverbanksi loomaaia peamiste väljapanekute juurde, et koguda andmeid paar päeva enne päikesevarjutust ja ka suurel päeval. Loomaaed teeb ka loomadest kaameratega kaadreid ja fotosid, et neid koguda loomade mitmekesisus .
'Seal on mõned suurepärased linnud, kellel on õues aedikud, ja isegi mõned suurimad roomajad, keda me kavatseme vaadata,' ütleb Adam Hartstone-Rose, Riverbanksi abiteadlane ja antropoloogia.professor Lõuna-Carolina ülikoolis. 'Me suudame seda teha tõeliselt kontrollitud viisil ja teha kõik endast oleneva.'
Üks Hartstone-Rose'i loomaliik, keda huvitab jälgida, on loomaaia seltskondlikud siamangid. Nendel loomadel on ainulaadsed liikumised, sotsiaalne suhtlus ja 'ilmselt kõige rohkem silmapaistev häälitsus 'loomaaias, ütleb ta.
'Võime näha üht neist kolmest asjast, mille päikesevarjutus käivitab,' lisab ta.
Ta ütleb, et Hartstone-Rose koolitab praegu loomaaiapidajaid selle kohta, milline käitumine ja tähelepanekud võivad olla teaduslikult väärtuslikud. Lisaks julgustatakse päikesevarjutuse ajal hinnanguliselt 10 000–15 000 loomaaiakülalist jäädvustama oma loomade käitumise vaatlusi teadlaste koostatud küsitluste põhjal või postitama videoid ja fotosid loomaaia sotsiaalmeedia kanalitesse.
'Iga loomaaia osakond püüab mõelda, kuidas end selle haruldase sündmuse jaoks positsioneerida,' ütleb Hartstone-Rose. „Kui ma tegelen aiandusega, siis kuidas varjutus minu tööd mõjutab? Hariduse, teaduse, loomade eest hoolitsemise jaoks-Igal loomaaia liikmel on midagi, mis võib tekkida.
