۵ آزمایش منتخب ناسا برای مطالعه خورشیدگرفتگی سال ۲۰۲۴

خورشیدگرفتگی کامل قرار است بخش‌هایی از آمریکای شمالی را تاریک کند، زیرا ماه در هشتم آوریل ۲۰۲۴ برای چند دقیقه جلوی نور خورشید را خواهد گرفت. خورشیدگرفتگی، یک فرصت منحصربه‌فرد را برای مطالعه خورشید، زمین و تعاملات میان آن‌ها به دانشمندان می‌دهد.

ناسا برای استفاده حداکثری از این فرصت، بودجه پنج پروژه علمی میان‌رشته‌ای را برای بررسی خورشیدگرفتگی سال ۲۰۲۴ تامین خواهد کرد. این پروژه‌ها که توسط پژوهشگران موسسات دانشگاهی گوناگون هدایت می‌شوند، خورشید و تأثیر آن بر زمین را با تجهیزات متنوعی از جمله دوربین‌های نصب‌شده روی هواپیما‌های تحقیقاتی در ارتفاع بالا، رادیو‌های آماتور موسوم به «رادیو هام» و تجهیزاتی از این دست مورد بررسی قرار می‌دهند. دو نمونه از این پروژه‌ها، مشارکت شهروندان دانشمند را نیز تشویق می‌کنند.

«پگ لوس» (Peg Luce)، سرپرست بخش هلیوفیزیک در «اداره ماموریت علمی» (SMD) ناسا گفت: هفت سال پس از آخرین خورشیدگرفتگی کامل آمریکا، ما بسیار هیجان‌زده هستیم تا انتخاب پنج پروژه جدید را اعلام کنیم که خورشیدگرفتگی سال ۲۰۲۴ را مطالعه خواهند کرد. ما هیجان‌زده هستیم که ببینیم این آزمایش‌های جدید چه چیزی را در مورد خورشید ما و تأثیر آن بر زمین نشان می‌دهند.

در طول خورشیدگرفتگی کامل، ماه کاملا چهره خورشید را می‌پوشاند و امکان دیدن جو بیرونی خورشید موسوم به تاج را به وضوح فراهم می‌کند.

«کلی کورک» (Kelly Korreck)، دانشمند «مرکز فرماندهی ناسا» (NASA Headquarters) گفت: دانشمندان مدت‌هاست که از خورشیدگرفتگی‌ها برای اکتشافات علمی استفاده می‌کنند. خورشیدگرفتگی‌ها به ما کمک کردند تا هلیوم را برای اولین بار کشف کنیم، شواهدی را در مورد نظریه نسبیت عام ارائه کردند و به ما امکان دادند که تأثیر خورشید بر جو فوقانی زمین را بهتر درک کنیم.

در این گزارش، به بررسی پنج پروژه منتخب ناسا می‌پردازیم.

۱. تعقیب خورشیدگرفتگی با هواپیما‌های تحقیقاتی ناسا در ارتفاع بالا

یک پروژه با استفاده از هواپیمای تحقیقاتی «دابلیوبی-۵۷» (WB-۵۷) ناسا، تصاویر خورشیدگرفتگی را از ارتفاع ۵۰ هزار فوتی سطح زمین خواهد گرفت. پژوهشگران امیدوار هستند که با ثبت این تصاویر در بالای جو زمین بتوانند جزئیات جدیدی را از ساختار‌های میانی و پایینی تاج خورشیدی ببینند.

این مشاهدات که با یک دوربین در نور فروسرخ و مرئی با وضوح بالا و سرعت بالا ثبت می‌شوند، می‌توانند به بررسی یک حلقه غبار در اطراف خورشید و جستجوی سیارک‌هایی که ممکن است نزدیک به خورشید بچرخند، کمک کنند. این پروژه که توسط «امیر کاسپی» (Amir Caspi)، پژوهشگر «موسسه تحقیقات جنوب غربی» (SwRI) در سن آنتونیو هدایت می‌شود، مبتنی بر پروژه موفق کاسپی در سال ۲۰۱۷ است و مجموعه‌ای از دوربین‌های جدید را به کار می‌برد.

۲. تصویربرداری هوابرد و مشاهدات طیف‌سنجی تاج خورشیدی

هواپیما‌های دابلیوبی-۵۷ ناسا، دوربین‌ها و طیف‌سنج‌هایی که ترکیب نور را بررسی می‌کنند، به پرواز در می‌آورند تا اطلاعات بیشتری را درباره دما و ترکیب شیمیایی تاج خورشیدی و فوران جرم از تاج به دست بیاورند. پژوهشگران امیدوارند با پرواز در امتداد مسیر خورشیدگرفتگی، زمان خود را در سایه ماه بیش از دو دقیقه افزایش دهند.

پژوهشگران این پروژه امیدوارند که مشاهدات آنها، اطلاعات جدیدی را در مورد ساختار‌های تاج خورشیدی، منابع جریان ثابت ذرات منتشرشده از خورشید و باد خورشیدی ارائه دهند. این این گروه پژوهشی توسط «شادیه حبال» (Shadia Habbal)، پژوهشگر «دانشگاه هاوایی» (University of Hawaii) هدایت می‌شود.

۳. اپراتور‌های رادیویی آماتور

انرژی خورشیدی در قسمت بالایی جو ما، الکترون‌ها را از اتم‌ها بیرون می‌کشد و این ناحیه را دارای بار الکتریکی یا یونیزه می‌کند. این منطقه موسوم به یونوسفر می‌تواند به ارتباطات رادیویی کمک کند تا مسافت‌های طولانی را طی کنند. یکی از این نمونه‌ها، ارتباطات رادیویی در میان اپراتور‌های رادیویی آماتور یا هام در سراسر جهان هستند. با وجود این، زمانی که ماه در طول یک خورشیدگرفتگی، چهره خورشید را می‌پوشاند، یونوسفر می‌تواند به طور چشمگیری تغییر کند و بر این ارتباطات تأثیر بگذارد.

در خلال خورشیدگرفتگی کامل سال ۲۰۲۴ و خورشیدگرفتگی اکتبر امسال، «ناتانیل فریسل» (Nathaniel Frissell) پژوهشگر «دانشگاه اسکرانتون» (University of Scranton)، از اپراتور‌های رادیویی هام دعوت می‌کند تا در رقابت «SEQP» شرکت کنند. آن‌ها در این رقابت تلاش خواهند کرد تا تعداد زیادی تماس رادیویی را با اپراتور‌های دیگر در مکان‌های متفاوت برقرار کنند. اپراتور‌های رادیویی نشان می‌دهند که سیگنال‌های آن‌ها چقدر قوی هستند و چقدر برای مشاهده کردن تغییر یونوسفر در طول خورشیدگرفتگی‌ها پیش می‌روند. آزمایش‌های مشابه در گذشته نشان داده‌اند که تغییرات رخ داده در محتوای الکترون یونوسفر به دلیل خورشید گرفتگی، تأثیرات قابل‌توجهی را بر نحوه حرکت امواج رادیویی دارد.

۴. اثرات تابش خورشید بر لایه‌های جو بالایی زمین

تاریک‌ترین قسمت سایه این خورشیدگرفتگی، از چندین مکان مجهز به رادار‌های «شبکه رادار سوپر دوآل اورورال» یا «سوپردارن» (SuperDARN) عبور می‌کند. این شبکه، شرایط جوی فضا را در لایه‌های بالایی جو زمین رصد می‌کند. بنابراین، خورشیدگرفتگی یک فرصت منحصربه‌فرد را برای مطالعه تأثیر تشعشعات خورشیدی بر لایه‌های بالایی جو زمین در طول خورشیدگرفتگی ارائه می‌دهد.

پژوهشگران این پروژه به سرپرستی «بهارات کوندوری» (Bharat Kunduri) پژوهشگر موسسه «ویرجینیا تک» (Virginia Tech)، از سه رادار سوپردارن برای مطالعه یونوسفر در طول خورشیدگرفتگی استفاده خواهند کرد. گروه کندوری، اندازه‌گیری‌ها را با پیش‌بینی‌های انجام‌شده توسط مدل‌های رایانه‌ای مقایسه خواهند کرد تا به پرسش‌هایی درباره نحوه واکنش یونوسفر به خورشیدگرفتگی پاسخ دهند.

۵. تمرکز واضح‌تر بر مناطق فعال مغناطیسی خورشید

«تانگاسامی ولوسامی» (Thangasamy Velusamy) دانشمند «آزمایشگاه پیش‌رانش جت» (JPL) ناسا، مربیان «مرکز تحقیقات آموزشی لوئیس» (LCER) در جنوب کالیفرنیا و شرکت‌کنندگان برنامه علمی شهروندی «سولار پاترول» (Solar Patrol) طی خورشیدگرفتگی‌های آینده، مناطق فعال خورشید را مشاهده خواهند کرد. مناطق فعال، نواحی پیچیده مغناطیسی هستند که در حالی که ماه بر فراز آن‌ها حرکت می‌کند، روی لکه‌های خورشیدی شکل می‌گیرند.

عبور تدریجی ماه از روی خورشید، بخش‌های متفاوتی از منطقه فعال را در زمان‌های گوناگون می‌پوشاند و به دانشمندان امکان می‌دهد تا سیگنال‌های نوری را تشخیص دهند. این گروه پژوهشی از «تلسکوپ رادیویی گلدستون اپل ولی» (GAVRT) برای اندازه‌گیری تغییرات ظریف در تشعشعات رادیویی ساطع‌شده از مناطق فعال در طول هر دو خورشیدگرفتگی سال ۲۰۲۳ و ۲۰۲۴ استفاده خواهند کرد. این روش که اولین بار در خورشیدگرفتگی مه ۲۰۱۲ مورد استفاده قرار گرفت، جزئیاتی را در مورد خورشید آشکار کرد که تلسکوپ در غیر این صورت قادر به تشخیص دادن آن‌ها نبود.

منبع: ناسا