8 апреля 2024 года уникальное астрономическое событие, полное солнечное затмение, предоставило ученым и гражданским исследователям редкую возможность глубже изучить Солнце и его влияние на атмосферу Земли. Затмение, проходящее через большую часть территории Соединенных Штатов, стало объектом масштабных исследований, направленных на раскрытие загадок нашей звезды, в том числе, почему температура солнечной короны значительно выше, чем на ее поверхности.
Для проведения исследований были задействованы различные методы: высотные самолеты, метеозонды, наземные телескопы, а также сигналы любительского радио. Предварительные результаты этих наблюдений были представлены 10 декабря на ежегодном собрании Американского геофизического союза. Одним из ключевых направлений исследований стало изучение солнечной короны – внешней атмосферы Солнца, которая во время полного затмения становится хорошо видимой.
Специально оборудованный самолет NASA WB-57 совершал полеты внутри лунной тени, оснащенный камерами и спектрометрами. Эти приборы измеряли различные длины волн света и отслеживали тонкие структуры короны. Несмотря на то, что некоторые изображения оказались размытыми из-за вибраций, данные спектрометров остались неповрежденными. Параллельно, проект Citizen CATE (Continental-America Telescopic Eclipse) под руководством астронома Сары Ковач из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо, объединил 35 наблюдательных групп вдоль всего пути затмения от Техаса до штата Мэн. Целью проекта было создание 60-минутного фильма о динамике короны, особенное внимание уделялось изучению неуловимой средней короны, являющейся переходной зоной между поверхностью Солнца и гелиосферой. Именно здесь возникают потоки заряженных частиц, способные влиять на Землю. Несмотря на облачную погоду, было собрано более 47 000 изображений, из которых был создан предварительный фильм, объединяющий наблюдения из Техаса, Миссури и штата Мэн.
Другой важной областью исследований стало изучение гравитационных волн – атмосферных колебаний, которые могут возникать под воздействием изменений в атмосфере. В рамках проекта Nationwide Eclipse Ballooning Project более 800 студентов запускали метеозонды с целью зафиксировать гравитационные волны, вызванные затмением. Данные, собранные во время аналогичного затмения в октябре 2023 года, уже показали наличие таких волн, а в 2024 году, несмотря на плохую погоду, участники проекта продемонстрировали значительное улучшение самооценки своих навыков в областях STEM. Атмосферный ученый NASA Jie Gong из Центра космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, руководил научными работами по этому направлению.
Кроме того, было проведено исследование ионосферы – заряженного слоя атмосферы, влияющего на распространение радиоволн. Более 6350 операторов-любителей радиосвязи (HAMSci) во многих станциях по всей территории США наблюдали за изменениями ионосферы во время затмения под руководством Натаниэля Фрисселла, специалиста по космической физике из Университета Скрантона в Пенсильвании. Было передано более 52 миллионов сигналов в диапазоне от 1 до 30 мегагерц. Наблюдения показали, что во время прохождения лунной тени плотность электронов в ионосфере снизилась, что имитировало наступление ночи. Это изменение кратковременно улучшило связь на низких частотах, но ухудшило на высоких. Также было зафиксировано повышение высоты основания ионосферы во время затмения, которое затем вернулось к норме. Аналогичные эффекты были зафиксированы во время затмения 13 августа 2017 года.
Однако, солнечные затмения, как бы они ни были полезны для исследований, дают лишь моментальный снимок происходящего. Более глубокое понимание Солнца потребует длительных наблюдений с космических аппаратов. Зонд Parker Solar Probe от NASA, погрузившись в атмосферу Солнца, исследует источники солнечного ветра, совершив свой ближайший пролет 24 декабря, приблизившись к поверхности на расстояние в 6,1 миллиона километров, согласно данным от 7 июня 2023 года. Европейское космическое агентство (ESA) также вносит свой вклад в изучение Солнца с помощью миссии Proba-3, запущенной 5 декабря 2024 года. Эта миссия, используя два космических аппарата, летящих в формации, создает искусственные солнечные затмения для более детального изучения средней короны.
Эти исследования, проводимые как с Земли, так и из космоса, вносят свой вклад в наше понимание процессов, происходящих на Солнце и в его окрестностях, а также влияния этих процессов на нашу планету. Усилия ученых и гражданских исследователей, объединившихся для изучения солнечного затмения 8 апреля 2024 года, позволили сделать важные шаги на пути к раскрытию тайн Солнца.
Изображение носит иллюстративный характер
Для проведения исследований были задействованы различные методы: высотные самолеты, метеозонды, наземные телескопы, а также сигналы любительского радио. Предварительные результаты этих наблюдений были представлены 10 декабря на ежегодном собрании Американского геофизического союза. Одним из ключевых направлений исследований стало изучение солнечной короны – внешней атмосферы Солнца, которая во время полного затмения становится хорошо видимой.
Специально оборудованный самолет NASA WB-57 совершал полеты внутри лунной тени, оснащенный камерами и спектрометрами. Эти приборы измеряли различные длины волн света и отслеживали тонкие структуры короны. Несмотря на то, что некоторые изображения оказались размытыми из-за вибраций, данные спектрометров остались неповрежденными. Параллельно, проект Citizen CATE (Continental-America Telescopic Eclipse) под руководством астронома Сары Ковач из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо, объединил 35 наблюдательных групп вдоль всего пути затмения от Техаса до штата Мэн. Целью проекта было создание 60-минутного фильма о динамике короны, особенное внимание уделялось изучению неуловимой средней короны, являющейся переходной зоной между поверхностью Солнца и гелиосферой. Именно здесь возникают потоки заряженных частиц, способные влиять на Землю. Несмотря на облачную погоду, было собрано более 47 000 изображений, из которых был создан предварительный фильм, объединяющий наблюдения из Техаса, Миссури и штата Мэн.
Другой важной областью исследований стало изучение гравитационных волн – атмосферных колебаний, которые могут возникать под воздействием изменений в атмосфере. В рамках проекта Nationwide Eclipse Ballooning Project более 800 студентов запускали метеозонды с целью зафиксировать гравитационные волны, вызванные затмением. Данные, собранные во время аналогичного затмения в октябре 2023 года, уже показали наличие таких волн, а в 2024 году, несмотря на плохую погоду, участники проекта продемонстрировали значительное улучшение самооценки своих навыков в областях STEM. Атмосферный ученый NASA Jie Gong из Центра космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, руководил научными работами по этому направлению.
Кроме того, было проведено исследование ионосферы – заряженного слоя атмосферы, влияющего на распространение радиоволн. Более 6350 операторов-любителей радиосвязи (HAMSci) во многих станциях по всей территории США наблюдали за изменениями ионосферы во время затмения под руководством Натаниэля Фрисселла, специалиста по космической физике из Университета Скрантона в Пенсильвании. Было передано более 52 миллионов сигналов в диапазоне от 1 до 30 мегагерц. Наблюдения показали, что во время прохождения лунной тени плотность электронов в ионосфере снизилась, что имитировало наступление ночи. Это изменение кратковременно улучшило связь на низких частотах, но ухудшило на высоких. Также было зафиксировано повышение высоты основания ионосферы во время затмения, которое затем вернулось к норме. Аналогичные эффекты были зафиксированы во время затмения 13 августа 2017 года.
Однако, солнечные затмения, как бы они ни были полезны для исследований, дают лишь моментальный снимок происходящего. Более глубокое понимание Солнца потребует длительных наблюдений с космических аппаратов. Зонд Parker Solar Probe от NASA, погрузившись в атмосферу Солнца, исследует источники солнечного ветра, совершив свой ближайший пролет 24 декабря, приблизившись к поверхности на расстояние в 6,1 миллиона километров, согласно данным от 7 июня 2023 года. Европейское космическое агентство (ESA) также вносит свой вклад в изучение Солнца с помощью миссии Proba-3, запущенной 5 декабря 2024 года. Эта миссия, используя два космических аппарата, летящих в формации, создает искусственные солнечные затмения для более детального изучения средней короны.
Эти исследования, проводимые как с Земли, так и из космоса, вносят свой вклад в наше понимание процессов, происходящих на Солнце и в его окрестностях, а также влияния этих процессов на нашу планету. Усилия ученых и гражданских исследователей, объединившихся для изучения солнечного затмения 8 апреля 2024 года, позволили сделать важные шаги на пути к раскрытию тайн Солнца.
