09.01.2024

Полное солнечное затмение 2024 года станет большим событием для Америки

Особенно активное солнце создаст потрясающие возможности для изучения и наблюдения

Джеймс Р. Риордон

На этой композиции из 161 фотографии, снятой в Митчелле (штат Орегон) во время солнечного затмения 21 августа 2017 года, солнечная корона видна во всей красе. Фото: Милослав Друкмюллер, Питер Аниол, Шадия Хаббал / NASA GODDARD, JOY NG

Солнечные затмения, как правило, являются достаточно яркими событиями. Но полное затмение, которое произойдет 8 апреля, еще больше поднимет градус впечатлений. 

По сравнению с полным затмением, которое произошло в Соединенных Штатах в 2017 году, в этом году полное затмение продлится дольше, небо станет темнее, а само солнце устроит более яркое шоу. И еще миллионы людей смогут выйти за порог своего дома и увидеть одно из самых поразительных астрономических событий в своей жизни.

Кроме того, это будет последнее крупное затмение, проходящее через Северную Америку за последние 20 лет. Это означает, что оно станет особенно редкой возможностью как для любителей наблюдений, так и для ученых. Вот несколько моментов, которые необходимо знать об этом впечатляющем событии.

Почему это затмение продлится дольше и будет характеризоваться более активным солнцем?

В апреле Луна будет находиться в точке своей орбиты, сравнительно близкой к Земле, из-за чего она будет казаться особенно большой. В результате для тех, кому посчастливится попасть на траекторию полного затмения - когда Луна полностью закроет солнечный диск, - это будет особенно темное затмение, которое продлится почти 4,5 минуты. Это почти на две минуты дольше, чем Великое американское затмение 2017 года

Более того, в 2024 году Солнце будет близко к солнечному максимуму. Это пик его примерно 11-летнего цикла активности. В результате из солнечной короны - внешней атмосферы Солнца - будет выходить множество ярких, похожих на лепестки струй плазмы. Повышение солнечной активности также увеличивает вероятность коронального выброса массы - большого выброса горячего газа, зажатого в петле магнитного поля, который отрывается от поверхности Солнца.

Более длительное время наблюдения за затмением и более активное Солнце сделают его более ярким зрелищем и благоприятным для ученых, у которых будет больше телескопов, датчиков и спутников для изучения Солнца, чем когда-либо прежде. Даже зрители, не имеющие специального оборудования, смогут увидеть струи и выброс корональной массы, если он произойдет.

Чем отличается траектория этого затмения?

"Почти 32 миллиона человек окажутся на пути затмения, - говорит картограф Майкл Зейлер. Это примерно в 2,5 раза больше, чем во время затмения 2017 года. При этом "крупные города Восточного побережья от Балтимора до Бостона находятся примерно в 200 милях от пути затмения".

Это означает, что путь полного затмения будет доступен для большей части населения США. Затмение в той или иной степени будет видно в каждом штате США, а также в некоторых северо-западных районах Мексики и юго-восточной Канады.

Затмение 8 апреля 2024 года войдет в Северную Америку на западе Мексики около 12:10 по маунтинскому времени, пересечет Соединенные Штаты и выйдет через юго-восточную Канаду около 17:15 по ньюфаундлендскому времени.

Траектория затмения 2024 года также будет особенно полезна исследователям, которые используют радиолокаторы для изучения заряженных частиц высоко в атмосфере. В отличие от двух последних североамериканских затмений, говорит космический ученый Бхарат Кундури из Вирджинского технологического института в Блэксбурге, в этом году траектория проходит в зоне наблюдения трех радаров всемирной сети двойных авроральных радаров.

Эти радары следят за газообразной плазмой из положительно заряженных атомов и отрицательно заряженных электронов в атмосфере Земли, которая образуется, когда солнечные лучи выбрасывают электроны из атомов. Эта плазма образует ионосферу, которая может действовать как зеркало для радиосигналов и отражать сигналы от наземных передатчиков обратно к приемникам, вместо того чтобы выпускать их в космос. Это увеличивает радиус действия передатчиков. Ионосфера также изменяет передачу сигналов на Землю со спутников GPS. Учет этого влияния крайне важен для обеспечения точности систем GPS.

Во время солнечного затмения, как и в ночное время, все излучение от Солнца пропадает, а атмосфера становится немного менее плотной и менее ионизированной. «И радиоволны могут вести себя по-другому», - говорит Кундури. Использование приборов радарной сети во время затмения может помочь ученым лучше понять, как солнце формирует ионосферу и как плазменный поток влияет на передачу данных со спутников и радиостанций.

Затмение «дает прекрасную возможность изучить, что происходит при внезапных изменениях в верхних слоях атмосферы», - говорит он.

В чем же уникальность этого шанса увидеть выброс корональной массы?

Из-за повышенной активности Солнца в этот раз необычайно высоки шансы, что наземные наблюдатели затмения и космические спутники смогут одновременно изучать выброс корональной массы. Во время затмения на Солнце со стороны будут смотреть как аппарат Европейского космического агентства Solar Orbiter, так и зонд НАСА Parker Solar Probe.

Это означает, что наземные наблюдатели смогут наблюдать за выбросом корональной массы, выходящим из Солнца, а спутники увидят это событие вблизи, если окажутся на пути выброса, и смогут взять образцы, когда солнечное вещество будет пролетать мимо. Это единственный раз за все время существования двух спутников, когда их расположение совпадет с затмением в период солнечного максимума.

«Если нам повезет, и поток будет распространяться в сторону космического аппарата... будет очень интересно увидеть его во время полного солнечного затмения», - говорит астрофизик Нур Рауафи из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд.

Ученые хотят знать больше о выбросах корональной массы, потому что солнечные выбросы, направленные на Землю, могут нарушить работу коммуникаций и электросетей, а также потенциально угрожать спутникам и астронавтам, находящимся на орбите вокруг Земли.

Помимо наблюдения за выбросом, наблюдения спутников могут помочь подтвердить источник особенно быстрых солнечных ветров, которые, по-видимому, ускоряются за счет искривлений, возникающих в магнитных полях у поверхности Солнца.

В свою очередь, понимание солнечного ветра помогает объяснить, как выбросы корональной массы могут влиять на Землю. По словам Рауафи, выбросы приводят к накоплению материала в солнечном ветре, что «влияет на время прилета этих событий на Землю». Поэтому знать условия солнечного ветра перед выбросами очень важно, чтобы предсказать, когда они появятся или насколько сильными они будут.

Какими способами ученые планируют изучать это затмение?

Некоторые эксперименты, запланированные на 2024 год, будут повторением прошлых затмений. В некоторых из них используется обновленная аппаратура. Другие получат преимущество благодаря наблюдениям, проведенным в период, когда Солнце находится вблизи своего солнечного максимума, что позволит сравнить его с более спокойной фазой, в которой оно находилось во время затмения 2017 года. Все эксперименты 2024 года должны получить улучшение качества и количества данных, что связано с увеличением времени наблюдения.

Например, реактивные самолеты WB-57F, которые несли приборы для наблюдения за затмением 2017 года, пролетая по траектории его полноты. Они снова поднимутся в воздух в апреле, говорит физик Амир Каспи из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо. «Это большое улучшение, потому что мы летаем с новыми приборами, которые дают более полную информацию. Тот факт, что это солнечный максимум, даст нам гораздо больше возможностей для изучения».

Улучшенные камеры и спектрометры, например, позволят получить детальное представление о короне вблизи поверхности Солнца. «Кроме того, это затмение будет вдвое длиннее предыдущего. На земле оно продлится 4,5 минуты», - говорит Каспи, - «В воздухе мы получим 6,5 минут на один самолет».

Если все пройдет хорошо, говорит он, они также смогут обнаружить некоторые астероиды, которые, как считается, существуют в пределах орбиты Меркурия и которые трудно обнаружить без Луны, закрывающей солнечные лучи.

Два реактивных самолета NASA WB-57f (один на фото) пролетят вдоль траектории затмения 8 апреля 2024 года, чтобы продлить время, в течение которого приборы на борту смогут собирать данные, и обеспечить отсутствие облаков, мешающих наблюдению. Фото: NASA

Астроном Шадия Хаббал из Гавайского университета в Гонолулу возглавляет группу, которая планирует полет на реактивных самолетах с новыми спектрометрами и камерами. Она также организует наземные наблюдения в Мексике, Техасе и Арканзасе.

Хаббал планирует отправить спектрометр на воздушном зонде на высоту четырех километров из района Керрвилля (Техас), чтобы он оказался выше облаков, которые могут закрывать обзор. Спектрометр соберет свет от Солнца, чтобы определить состав материала в короне. «Изменения в короне происходят в масштабе времени от нескольких секунд до нескольких минут и часов», - говорит она. «Поэтому большая продолжительность [затмения] также позволяет нам фиксировать [больше] переменных во времени событий и их влияние на структуру короны и солнечный ветер».

Другие эксперименты будут повторяться с помощью метеорологических шаров, которые будут измерять волны давления в атмосфере, возникающие после прохождения тени затмения. А недавно обновленный спектрометр отправится на борту реактивного самолета Gulfstream в погоню за затмением над Техасом.

Любители также могут внести свой вклад в эту работу, в том числе помочь в создании мегафильма о затмении, сделав фотографии события.

Астрономическое событие, которое должно запомниться

После того как затмение этого года завершится, для Северной Америки оно на некоторое время возьмет паузу. В 2033 году Аляска получит эксклюзивное шоу в западной части штата, что может частично компенсировать то, что в этот раз у нее будет худшее место в зрительном зале, если говорить о штатах США. (Лишь небольшая часть штата окажется в пределах досягаемости, чтобы увидеть часть закрытого солнца). Затем в 2044 году затмение пройдет в основном над Канадой, а в 2045 году - над Соединенными Штатами и восточной частью Южной Америки.

Хотя астрономическое событие 8 апреля будет и более ярким, и более продолжительным, чем многие другие затмения, Хаббал говорит, что это не умаляет важности изучения других затмений. «Каждое полное солнечное затмение приносит новые открытия».

Источник: sciencenews.org