El 11 de diciembre de 2017, seis investigadores analizaron los hallazgos iniciales basados en observaciones del Sol y de la Tierra reunidas durante el eclipse solar que se extendió por América del Norte el 21 de agosto de 2017. Varía a partir de nueva información sobre la forma en que la atmósfera del Solgenera calor, cómo la caída de la energía solar afectó la atmósfera de la Tierra e incluso cómo protegerse contra la contaminación de otros planetas con bacterias, los investigadores compartieron sus resultados en la reunión de otoño de la Unión Geofísica Americana, en Nueva Orleans.
"Este eclipse nos dio la oportunidad de consolidar la idea de la conexión Sol-Tierra", dijo Lika Guhathakurta, quien dirigió los esfuerzos científicos de la NASA para el eclipse del 21 de agosto. "Una variedad de nuevas observaciones, instrumentos y plataformas de observación fueronhabilitado por este eclipse. Será fascinante ver cómo estos se convierten en nuevos planes de investigación y nuevas tecnologías para uso futuro ".
Un momento en la atmósfera del Sol
Si bien los eclipses solares totales ocurren aproximadamente una vez cada 18 meses en algún lugar de la Tierra, el eclipse de agosto fue raro en su largo camino por tierra: el eclipse total duró aproximadamente 90 minutos en total, desde el momento en que llegó por primera vez a la costa de Oregón hasta que salióla parte continental de América del Norte en Carolina del Sur. Este camino largo e ininterrumpido sobre la tierra proporcionó a los científicos un cambio raro para investigar el Sol y su influencia en la Tierra de maneras que generalmente no son posibles.
Durante los pocos momentos de un eclipse solar total, la corona del Sol, de lo contrario demasiado oscura para ver al lado de su cara brillante, es visible desde la Tierra. Estudiamos la corona desde el espacio con instrumentos llamados coronógrafos, que crean eclipses artificialesusando un disco de metal para bloquear la cara del sol.
Pero las regiones más internas de la corona del Sol en luz blanca solo son visibles durante los eclipses solares totales. Debido a una propiedad de la luz llamada difracción, el disco de un coronógrafo debe bloquear tanto la superficie del Sol como una gran parte de la corona enpara obtener imágenes nítidas, pero debido a que la Luna está muy lejos de la Tierra, a unas 230,000 millas de distancia durante el eclipse de agosto, la difracción no es un problema, y los científicos pueden medir la corona inferior con gran detalle.
Dos científicos hablaron en la rueda de prensa acerca de su investigación sobre la corona: Amir Caspi, un científico espacial del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado, y Matt Penn, del Observatorio Solar Nacional. Estudiar la corona de nuestro Sol brinda una oportunidad para ambospara comprender qué impulsa su intenso calor, así como para mejorar nuestra capacidad de pronosticar cuándo el Sol podría entrar en erupción con explosiones gigantes de material solar conocidas como eyecciones de masa coronal, que pueden afectar nuestro entorno espacial y, cuando es intenso, los satélites de impacto.
Como explicó Caspi: Dependiendo de la ubicación en el suelo, alguien que estudie el Sol durante el eclipse del 21 de agosto podría recopilar datos de hasta 2 minutos y 42 segundos. Pero el proyecto de Caspi, financiado por la NASA, se inspiró en el eclipse pasadoestudios para estirar ese tiempo aún más. Usando un par de jets WB-57 de la NASA, Caspi y su equipo tuvieron una vista ininterrumpida de la corona solar durante poco más de siete minutos y medio.
Aunque originalmente fueron diseñados para ayudar a monitorear los lanzamientos de transbordadores espaciales, los telescopios, y los aviones en los que se montaron, fueron una bendición sorprendente para la ciencia solar.
"Estos instrumentos no fueron construidos para la ciencia; fueron reutilizados para la ciencia", dijo Caspi. "Este fue el primer proyecto de astronomía en el aire en la plataforma WB-57".
Esta ciencia adaptada hace que el análisis de datos sea aún más desafiante, ya que las imágenes deben procesarse y calibrarse cuidadosamente para revelar detalles clave sobre las ondas magnéticas del Sol y su relación con las temperaturas extraordinariamente altas en la corona solar.
Matt Penn también aprovechó el camino del eclipse sobre la tierra para obtener un conjunto único de observaciones. El proyecto Citizen CATE, abreviatura de Eclipse telescópico de América continental, comprende 68 pequeños telescopios idénticos repartidos por el camino de la totalidad y operados porciudadanos y estudiantes científicos.
"Cuando la sombra de la Luna dejó uno de nuestros telescopios, cubrió el siguiente en nuestra red", dijo Penn. "En lugar de observar durante dos minutos y medio, podríamos observar durante 93 minutos".
Durante el eclipse, 61 de los 68 telescopios del proyecto lograron capturar imágenes coronales, lo que equivale a 82 minutos de tiempo total de observación de los 93 minutos que el eclipse solar total se produjo en tierra. Este éxito significa que hay una gran cantidad de datospara que el equipo analice, aunque Penn dice que pudieron capturar imágenes detalladas de las características solares que más les interesaban: los rápidos flujos de viento solar cerca de los polos norte y sur del Sol.
Explorando la conexión Sol-Tierra
Otros científicos en la sesión informativa presentaron resultados sobre el impacto del eclipse más cerca de casa. En lo alto de la atmósfera superior de la Tierra, por encima de la capa de ozono, la intensa radiación del Sol crea una capa de partículas electrificadas llamadas ionosfera. Esta región de la atmósfera reacciona a los cambiosdesde la Tierra hacia abajo y desde el espacio hacia arriba. Tales cambios en la atmósfera inferior o en el clima espacial pueden manifestarse como interrupciones en la ionosfera que pueden interferir con las señales de comunicación y navegación.
Greg Earle, de Virginia Tech, usó el eclipse como un laboratorio natural para probar modelos de los efectos de la ionosfera en estas señales de comunicación. Earle y su equipo usaron modelos de computadora para estimar cómo afectaría el eclipse a las señales de radio, principalmente, hasta qué puntopodrían viajar a través de la atmósfera antes de desaparecer. Predijeron que el eclipse ampliaría el rango de las señales de radio debido a una caída en el número de partículas energizadas en la ionosfera, similar a lo que sucede en la noche. Y tenían razón.
"Los datos fueron una confirmación de que nuestro modelado estaba en el camino correcto", dijo Earle. "Durante el eclipse, las señales de radio se propagaron mucho, mucho más lejos que en un día normal".
Earle y su equipo usaron una letanía de transmisores y receptores de radio para probar el rango de señales de radio durante el eclipse: dos estaciones de radar preexistentes, cuatro sitios de antenas construidas a medida e informes de miles de operadores de radioaficionados de todo el norteEstados Unidos, que ofreció sus observaciones como parte de un concurso organizado conjuntamente con la American Radio Relay League.
Validar este modelo de ionosfera es un paso hacia la comprensión de cambios menos predecibles en la ionosfera que pueden afectar la confiabilidad de nuestras comunicaciones y señales de navegación.
Angela Des Jardins, de la Universidad Estatal de Montana, habló en la sesión informativa sobre el Eclipse Ballooning Project, que voló globos a través de la atmósfera más baja de la Tierra durante el eclipse. Si vio el eclipse en línea el 21 de agosto, algunas de las imágenes en vivo que vio pueden tenerprovienen de estos globos. Los globos, volados a más de 100,000 pies por 55 equipos de estudiantes universitarios y de secundaria, proporcionaron el primer video en vivo de un eclipse desde esta región de la atmósfera. Más allá de proporcionar excelentes vistas, tambiénHabilitado ciencia única.
El proyecto incorporó vuelos en globo meteorológico desde una docena de ubicaciones para formar una imagen de cómo la atmósfera inferior de la Tierra, la parte con la que interactuamos y que afecta directamente a nuestro clima, reaccionó al eclipse. Estos datos revelaron que la capa límite planetaria,la parte más baja de la atmósfera de la Tierra, cayó casi hasta su altitud nocturna durante el eclipse.
Varias docenas de globos de eclipse también volaron cartas que contenían bacterias inofensivas para ayudarnos a comprender posibles problemas de contaminación planetaria.
"No queremos contaminar otros planetas cuando enviamos robots, o incluso humanos, por lo que debemos entender si la vida microscópica, como las bacterias, podría sobrevivir en Marte", dijo Des Jardins.
En muchos sentidos, la estratosfera de la Tierra es similar al medio ambiente en la superficie de Marte, con una excepción principal: la cantidad de luz solar. Pero durante el eclipse, el nivel de la luz solar cayó a algo más cercano a lo que cabría esperar ver enMarte, que proporciona el entorno perfecto para probar la resistencia de estos potenciales invasores de Marte. Los científicos están analizando los datos de este experimento y esperan tener resultados para publicar en los próximos meses.
Jay Herman, científico principal de EPIC en la NASA Goddard, presentó cómo el evento del 21 de agosto dio a los científicos la oportunidad de estudiar los efectos del eclipse que bloquea parte de la luz solar que llega a la Tierra. Este es un paso para medir con mayor precisión el papel de las nubespara regular la cantidad de energía solar que llega a la superficie de la Tierra y la cantidad que se refleja en el espacio. Los programas de computadora pueden estimar el impacto de diferentes tipos de nubes en el presupuesto de energía de la Tierra y un evento como el eclipse, donde la Luna actúa como un gigante, nube impenetrable: puede mejorar esos programas.
El Observatorio Climático del Espacio Profundo - una nave espacial de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica que orbita a 1 millón de millas de la Tierra y siempre se coloca entre la Tierra y el Sol - proporcionó una plataforma única para ver el eclipse y su impacto. Lleva una NASAinstrumento llamado Cámara de imágenes policromáticas de la Tierra, o EPIC, que mide diferentes longitudes de onda de la luz reflejada en la Tierra.
Cuando Herman y sus colegas midieron la cantidad de luz reflejada durante el eclipse, descubrieron que se redujo en un 10 por ciento en todo el mundo. Los días normales sin eclipse generalmente varían en menos del 1 por ciento, en comparación.
y más ...
Muchos otros científicos, con el apoyo de la NASA, aprovecharon el eclipse para realizar nuevos estudios sobre el Sol y la Tierra el 21 de agosto.
Investigación solar
Un grupo financiado por la NASA dirigido por Shadia Habbal en la Universidad de Hawai encontró material atípicamente frío en la corona sobre un área donde acababa de estallar una eyección de masa coronal en la superficie, antes del eclipse. Este hallazgo está ayudando a los científicos a comprender elfísica de plasmas dinámicos en la corona.
En Madras, Oregón, un equipo de científicos de la NASA dirigido por Nat Gopalswamy del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, apuntó una nueva cámara de polarización especializada en la corona, tomando 50 imágenes en cuatro longitudes de onda diferentes en poco más de dos minutosLas imágenes capturaron datos sobre la temperatura y la velocidad del material solar en la corona.
Los coronógrafos típicos usan un filtro polarizador en un mecanismo que gira a través de tres ángulos, uno tras otro, para cada filtro de longitud de onda. La nueva cámara fue diseñada para eliminar este proceso que consume mucho tiempo, al incorporar miles de pequeños filtros de polarización para leer la luzpolarizado en diferentes direcciones simultáneamente.
Los resultados del equipo fueron consistentes con los de los eclipses previos observados por las cámaras de polarización más viejas y más gruesas, demostrando con éxito que el instrumento puede usarse para obtener mediciones precisas sin una rueda de polarización. Con más pruebas y desarrollo, la cámara del grupo eventualmentemadurar en un instrumento destinado a vuelos espaciales.
Paul Bryans, científico de UCAR, dirigió otro proyecto financiado por la NASA para estudiar el Sol durante el eclipse de agosto. Pudieron capturar un espectro de la corona del Sol en longitudes de onda que se extienden desde aproximadamente 1 a 5 micras, longitudes de onda mucho más largas que aquellasque componen los tipos de luz que nuestros ojos pueden ver. Este espectro es una medida que no se realiza con frecuencia, y Bryans y su equipo esperan que revele características interesantes sobre la atmósfera del Sol.
El equipo de Bryans también se centró en capturar imágenes de la cromosfera, la parte de la atmósfera del Sol debajo de la corona, justo antes y después de la totalidad, cuando sería visible más allá del borde de la Luna sin verse abrumado por la cara brillante del Sol.
"Una de las cosas interesantes que hemos hecho hasta ahora es comparar los resultados con otros experimentos de eclipse", dijo Bryans. En particular, al comparar sus datos con los recopilados por un experimento aerotransportado de la National Science Foundation, pueden determinar qué partesdel espectro solar son prometedores para futuros estudios en tierra. "Una de las cosas que necesitamos saber es exactamente qué longitudes de onda absorbe el aire; si la atmósfera de la Tierra absorbe la luz que estás buscando, no tiene sentido".
Philip Judge, también del High Altitude Observatory, dirigió un equipo en estrecha colaboración con Bryans 'para estudiar la corona y la cromosfera del Sol con espectrógrafos, instrumentos que clasifican la luz por sus longitudes de onda componentes, para ver las huellas dactilares dejadas por el Solcampo magnético. Este espectro de destello cromosférico, registrado con una resolución de tiempo sin precedentes, permite al equipo estudiar la cromosfera en función de la altura a escalas de solo unos pocos kilómetros. El análisis de estos datos está en marcha.
El juez también coordinó con el experimento del espectrómetro infrarrojo aerotransportado de Smithsonian. Los resultados preliminares de este proyecto muestran dos líneas de emisión nunca vistas desde la corona. Estos datos también se calibraron de forma cruzada con coronógrafos terrestres utilizados diariamente fuera del eclipse y están dando a los investigadores una idea claracomprensión de la relación entre la emisión de la corona y la luz que absorbe la atmósfera de la Tierra.
Trabajando junto al proyecto Citizen CATE en dos sitios de telescopios, Padma Yanamandra-Fisher y su equipo utilizaron el eclipse de agosto para medir la luz polarizada de la corona solar interna, que solo se puede observar desde el suelo durante un eclipse solar total.La corona interna del sol en luz polarizada ayuda a los científicos a rastrear las firmas de la actividad solar que pueden ayudar a explicar las temperaturas extraordinariamente altas de la corona.
El análisis inicial muestra que la polarización fue mayor a lo largo del ecuador del Sol, mostrando dónde los electrones libres eran más abundantes, así como otras características en la corona. También encontraron una estructura de material expulsado, una prominencia, muy débilmente polarizada.
El equipo de Yanamandra-Fisher también combinará sus datos con los de Citizen CATE para ayudar a arrojar luz sobre la variabilidad de corto plazo en la corona solar, que ocurre en el lapso de solo unas pocas horas.
"El conjunto de datos que adquirimos de uno de nuestros dos sitios es uno de los mejores conjuntos de datos de polarización visible de la corona interna disponible en este momento, porque teníamos un sitio de observación prístino en Tetonia, Idaho, y un gran ejemplo de profesionaly colaboración de observadores aficionados ", dijo Yanamandra-Fisher.
Investigación ionosférica
A medida que la sombra se movía por todo el país, cortando la fuente habitual de radiación ionizante de la ionosfera, un equipo dirigido por Phil Erickson del Observatorio Haystack del Instituto de Tecnología de Massachusetts observó ondas de arco circulares: perturbaciones en la densidad de electrones de la región, llamada así por su similitudhacia las olas que hace un bote a medida que avanza por el agua. Estas olas se aceleraron a lo largo del camino de la totalidad a 300 millas por segundo. Las perturbaciones ionosféricas que viajan a veces son responsables de los patrones del clima espacial en la atmósfera superior, y a menudo están relacionadas con las ondas de gravedad atmosférica.
"Nuestras mediciones ionosféricas durante el eclipse de agosto de 2017 fueron extremadamente bien. El radar ionosférico de alta potencia en Millstone Hill, en el este de Massachusetts, funcionó perfectamente durante cinco días alrededor del eclipse, midiendo la densidad ionosférica, la temperatura y la velocidad en la cabeza y también en diferentes direccionesen la costa este ", dijo Erickson." Además, nuestro software de contenido total de electrones basado en GPS produjo mapas de cobertura amplia de respuesta ionosférica en todo el continente de América del Norte. Ambos conjuntos de datos tienen muchas características fascinantes, algunas de las cuales fueron inesperadas"
Bob Marshall y su equipo, de la Universidad de Colorado Boulder, investigaron la respuesta de la región D de la ionosfera al eclipse con señales de radio de muy baja frecuencia o VLF. Esta es la parte más baja y menos densa de la ionosfera.- Y por eso, el menos entendido.
La recolección de datos fue bien, dijo Marshall, y el grupo obtuvo todos los datos que esperaban. El equipo recolectó señales de transmisor VLF que viajaban a través del camino de la totalidad en Boulder; Bear Lake, Utah; y Elginfield, Ontario, Canadá. Todoslas observaciones mostraron firmas claras del eclipse, así como una llamarada solar inesperada.
"Continuamos reuniendo las simulaciones del modelo para validar estas observaciones VLF del eclipse", dijo Marshall. "El modelo es bastante complejo y complejo, pero estamos haciendo un gran progreso".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Original escrito por Sarah Frazier. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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