aeonWAVE / Shutterstock
Op 8 april vindt in heel Noord-Amerika een totale zonsverduistering plaats. Deze gebeurtenissen vinden plaats wanneer de maan tussen de zon en de aarde in staat, waardoor de zon volledig wordt geblokkeerd. Dit dompelt waarnemers onder in een duisternis die vergelijkbaar is met dageraad of schemering.
Tijdens de komende eclips loopt het pad van totaliteit, waar waarnemers het donkerste deel van de schaduw van de Maan (de umbra) ervaren, door Mexico, noordoostwaarts door Texas, het Middenwesten en kortstondig Canada voordat het eindigt in Maine.
Totale zonsverduisteringen komen ongeveer elke 18 maanden voor op een bepaalde plek op Aarde. De laatste totale zonsverduistering die de VS aandeed vond plaats op 21 augustus 2017.
Een internationaal team van wetenschappers, onder leiding van Aberystwyth University, zal experimenten uitvoeren vanuit de buurt van Dallas, op een locatie in het pad van de totaliteit. Het team bestaat uit promovendi en onderzoekers van Aberystwyth University, Nasa Goddard Space Flight Center in Maryland en Caltech (California Institute of Technology) in Pasadena.
Er kan waardevolle wetenschap worden gedaan tijdens verduisteringen die vergelijkbaar is met of beter is dan wat we kunnen bereiken via missies vanuit de ruimte. Onze experimenten kunnen ook licht werpen op een al lang bestaand raadsel over het buitenste deel van de atmosfeer van de zon – de corona.
Het pad van de totaliteit van de eclips loopt door Mexico, de VS en Canada.
Wetenschappelijke visualisatiestudio van NASA
Tijdens een totale zonsverduistering wordt het intense licht van de zon geblokkeerd door de maan. Dit betekent dat we de zwakke corona van de zon met een ongelooflijke helderheid kunnen observeren vanaf afstanden zeer dicht bij de zon, tot enkele zonnestralen. Eén straal is de afstand die overeenkomt met de halve diameter van de zon, ongeveer 696.000 km.
Het meten van de corona is extreem moeilijk zonder eclips. Hiervoor is een speciale telescoop nodig, een coronagraaf genaamd, die ontworpen is om het directe licht van de zon te blokkeren. Hierdoor kan zwakker licht van de corona worden opgelost. De helderheid van eclipsmetingen overtreft zelfs coronameters in de ruimte.
We kunnen de corona ook waarnemen met een relatief klein budget, vergeleken met bijvoorbeeld ruimtemissies. Een hardnekkig raadsel over de corona is de waarneming dat deze veel heter is dan de fotosfeer (het zichtbare oppervlak van de Zon). Als we ons van een heet object verwijderen, zou de omringende temperatuur moeten afnemen in plaats van toenemen. Hoe de corona tot zulke hoge temperaturen wordt opgewarmd, is een van de vragen die we zullen onderzoeken.
Andramin / Shutterstock
We hebben twee belangrijke wetenschappelijke instrumenten. Het eerste instrument is Cip (coronal imaging polarimeter). Cip is ook het Welshe woord voor “blik”, of “snelle blik”. Het instrument maakt beelden van de corona van de zon met een polarisator.
Het licht dat we willen meten van de corona is sterk gepolariseerd, wat betekent dat het bestaat uit golven die in één geometrisch vlak trillen. Een polarisator is een filter dat licht met een bepaalde polarisatie doorlaat en licht met andere polarisaties tegenhoudt.
Met de Cip-beelden kunnen we fundamentele eigenschappen van de corona meten, zoals de dichtheid. Het zal ook licht werpen op verschijnselen zoals de zonnewind. Dit is een stroom van subatomaire deeltjes in de vorm van plasma – oververhitte materie – die continu van de zon naar buiten stroomt. Cip kan ons helpen om bronnen in de atmosfeer van de zon te identificeren voor bepaalde zonnewindstromen.
Directe metingen van het magnetische veld in de atmosfeer van de zon zijn moeilijk. Maar met de gegevens van de eclips kunnen we de fijnschalige structuur bestuderen en de richting van het veld bepalen. We zullen kunnen zien hoe ver magnetische structuren, grote “gesloten” magnetische lussen genoemd, zich van de zon uitstrekken. Dit geeft ons weer informatie over grootschalige magnetische omstandigheden in de corona.
Coronale lussen worden gevonden rond zonnevlekken en in actieve gebieden van de Zon.
NASA/Solar Dynamics Observatory
Het tweede instrument is Chils (coronal high-resolution line spectrometer). Het verzamelt spectra met hoge resolutie, waarbij licht wordt gescheiden in de samenstellende kleuren. Hier zoeken we naar een specifieke spectrale signatuur van ijzer dat door de corona wordt uitgezonden.
Het bestaat uit drie spectraallijnen, waarbij licht wordt uitgezonden of geabsorbeerd in een smal frequentiebereik. Deze worden elk gegenereerd bij een ander temperatuurbereik (in de miljoenen graden), dus hun relatieve helderheid vertelt ons iets over de coronale temperatuur in verschillende regio’s.
Door de temperatuur van de corona in kaart te brengen, krijgen we informatie over geavanceerde, computergebaseerde modellen van het gedrag van de corona. Deze modellen moeten mechanismen bevatten voor de manier waarop het coronale plasma wordt verhit tot zulke hoge temperaturen. Dergelijke mechanismen zouden bijvoorbeeld de omzetting van magnetische golven in thermische plasma-energie kunnen omvatten. Als we laten zien dat sommige gebieden heter zijn dan andere, kan dit in modellen worden nagebootst.
De eclips van dit jaar vindt ook plaats in een periode van verhoogde zonneactiviteit, dus we zouden een coronale massa-ejectie (CME) kunnen waarnemen. Dit zijn enorme wolken gemagnetiseerd plasma die uit de atmosfeer van de zon de ruimte in worden geslingerd. Ze kunnen de infrastructuur in de buurt van de aarde beïnvloeden en problemen veroorzaken voor vitale satellieten.
Veel aspecten van CME’s worden slecht begrepen, waaronder hun vroege evolutie nabij de zon. Spectrale informatie over CME’s zal ons in staat stellen om informatie te verkrijgen over hun thermodynamica en hun snelheid en uitzetting nabij de Zon.
Onze eclips-instrumenten zijn onlangs voorgesteld voor een ruimtemissie met de naam Moon-enabled solar occultation mission (Mesom). Het plan is om in een baan om de Maan te draaien om vaker en langer eclipswaarnemingen te doen. Het is gepland als een missie van de UK Space Agency waarbij verschillende landen betrokken zijn, maar die geleid wordt door het University College London, de Universiteit van Surrey en de Universiteit van Aberystwyth.
We zullen ook een geavanceerde commerciële 360-graden camera hebben om videobeelden te verzamelen van de eclips van 8 april en de waarneemplek. De video is waardevol voor publieke evenementen, waar we het werk dat we doen onder de aandacht brengen, en helpt om publieke interesse te wekken voor onze lokale ster, de zon.
Huw Morgan werkt niet voor, heeft geen adviesfuncties, bezit geen aandelen in en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat zouden hebben bij dit artikel, en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.