قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
يثير الكسوف الرهبة ويجمع الناس معًا لمراقبة ظاهرة سماوية مذهلة، لكن هذه الأحداث الكونية تمكن العلماء أيضًا من كشف أسرار النظام الشمسي.
أثناء الكسوف الكلي للشمس في 8 أبريل، عندما يحجب القمر وجه الشمس مؤقتًا عن الأنظار لملايين الأشخاص في جميع أنحاء المكسيك والولايات المتحدة وكندا، ستُجرى تجارب متعددة لفهم بعض أكبر الأسئلة التي لم يتم الإجابة عليها حول الكسوف الذهبي بشكل أفضل. محجر العين.
ستطلق وكالة ناسا صواريخ السبر وطائرات WB-57 على ارتفاعات عالية لإجراء أبحاث حول جوانب الشمس والأرض التي لا يمكن تحقيقها إلا أثناء الكسوف. تعد هذه الجهود جزءًا من تاريخ طويل من المحاولات لجمع بيانات وملاحظات لا تقدر بثمن عندما يحجب القمر ضوء الشمس مؤقتًا.
ولعل أحد أشهر المعالم العلمية المرتبطة بالكسوف حدث في 29 مايو 1919، عندما قدم كسوف كلي للشمس دليلا على نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، والتي وصفها العالم بشكل منهجي لأول مرة في عام 1916، وفقا لوكالة ناسا.
وكان أينشتاين قد اقترح أن الجاذبية هي نتيجة لتشويه الزمان والمكان، مما يشوه نسيج الكون ذاته. على سبيل المثال، اقترح أينشتاين أن تأثير الجاذبية لجسم كبير مثل الشمس يمكن أن يحرف الضوء المنبعث من جسم آخر، مثل نجم خلفه تقريبًا، مما يتسبب في ظهور الجسم بعيدًا قليلاً عن منظور الأرض. كشفت رحلة علمية لمراقبة النجوم من البرازيل وغرب أفريقيا، بقيادة عالم الفلك الإنجليزي السير آرثر إدينجتون خلال كسوف عام 1919، أن بعض النجوم ظهرت بالفعل في المكان الخطأ، مما يؤكد صحة نظرية أينشتاين.
وهذا الاكتشاف هو مجرد واحد من العديد من الدروس العلمية المستفادة فيما يتعلق بالكسوف.
خلال كسوف 2017 الذي عبر الولايات المتحدة، أجرت وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى عمليات رصد باستخدام 11 مركبة فضائية مختلفة وطائرتين على ارتفاعات عالية.
ساعدت البيانات التي تم جمعها خلال هذا الكسوف العلماء على التنبؤ بدقة بما سيبدو عليه الإكليل، أو الغلاف الجوي الخارجي الساخن للشمس، أثناء الكسوف في عامي 2019 و2021. وعلى الرغم من درجات الحرارة الحارقة، فإن الإكليل أضعف في مظهره من سطح الشمس اللامع، لكنه تظهر كالهالة حول الشمس أثناء الكسوف عندما يحجب القمر الجزء الأكبر من ضوء الشمس، مما يسهل دراستها.
إن السبب وراء كون الإكليل أكثر حرارة بملايين الدرجات من سطح الشمس الفعلي هو أحد الألغاز الدائمة حول نجمنا. كشفت دراسة أجريت عام 2021 عن بعض القرائن الجديدة، التي تبين أن الإكليل يحافظ على درجة حرارة ثابتة، على الرغم من أن الشمس تمر بدورة مدتها 11 عاما من النشاط المتضائل والمتزايد. وكانت هذه النتائج ممكنة بفضل عمليات رصد الكسوف التي استمرت لأكثر من عقد من الزمان، وفقًا لوكالة ناسا.
وبينما كانت الشمس أكثر هدوءًا خلال الكسوفات السابقة، إلا أن الشمس تصل إلى ذروة نشاطها، والذي يسمى الحد الأقصى للطاقة الشمسية، هذا العام، مما يتيح للعلماء فرصة نادرة.
وخلال الكسوف في 8 أبريل، يمكن للعلماء المواطنين وفرق الباحثين تحقيق اكتشافات جديدة من شأنها أن تعزز فهمنا لركننا من الكون.
إرسال الصواريخ إلى الكسوف
كما تساعد مراقبة الشمس أثناء الكسوف العلماء على فهم أفضل لكيفية تدفق المواد الشمسية من الشمس. تعمل الجسيمات المشحونة المعروفة باسم البلازما على خلق طقس فضائي يتفاعل مع الطبقة العليا من الغلاف الجوي للأرض، والتي تسمى الأيونوسفير. تعمل المنطقة كحدود بين الغلاف الجوي السفلي للأرض والفضاء.
يمكن أن يتداخل النشاط الشمسي النشط الذي تطلقه الشمس خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية مع محطة الفضاء الدولية والبنية التحتية للاتصالات. تعمل العديد من الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض وموجات الراديو في طبقة الأيونوسفير، مما يعني أن الطقس الفضائي الديناميكي له تأثير على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والاتصالات اللاسلكية لمسافات طويلة.
تشمل تجارب دراسة الغلاف الأيوني أثناء الكسوف بالونات عالية الارتفاع ومسعى علمي للمواطنين يدعو إلى مشاركة مشغلي الراديو الهواة. سيقوم المشغلون في مواقع مختلفة بتسجيل قوة إشاراتهم والمدى الذي تقطعه أثناء الكسوف لمعرفة كيف تؤثر التغيرات في الغلاف الأيوني على الإشارات. وأجرى الباحثون هذه التجربة أيضًا خلال الكسوف الحلقي في أكتوبر 2023، عندما لم يحجب القمر ضوء الشمس تمامًا، ولا تزال البيانات قيد التحليل.
وفي تجربة متكررة أخرى، ستنطلق ثلاثة صواريخ سبر على التوالي من منشأة طيران والوبس التابعة لناسا في فيرجينيا قبل وأثناء وبعد الكسوف لقياس كيفية تأثير الاختفاء المفاجئ لأشعة الشمس على الغلاف الجوي العلوي للأرض.
يقود أروه بارجاتيا، أستاذ الفيزياء الهندسية في جامعة إمبري ريدل للطيران في دايتونا بيتش بولاية فلوريدا، التجربة التي تسمى الاضطرابات الجوية حول مسار الكسوف، والتي تم تنفيذها لأول مرة خلال كسوف الشمس الحلقي في أكتوبر.
سيقوم كل صاروخ بإخراج أربع أدوات علمية بحجم زجاجة الصودا داخل المسار الكلي لقياس التغيرات في درجة حرارة الغلاف الأيوني وكثافة الجسيمات والمجالات الكهربائية والمغناطيسية على ارتفاع حوالي 55 إلى 310 ميلاً (90 إلى 500 كيلومتر) فوق سطح الأرض.
وقال بارجاتيا في بيان: “إن فهم الغلاف الأيوني وتطوير النماذج لمساعدتنا على التنبؤ بالاضطرابات أمر بالغ الأهمية للتأكد من أن عالمنا الذي يعتمد بشكل متزايد على الاتصالات يعمل بسلاسة”.
ستصل صواريخ السبر إلى أقصى ارتفاع يبلغ 260 ميلاً (420 كيلومترًا) أثناء الرحلة.
خلال الكسوف الحلقي لعام 2023، قامت الأجهزة الموجودة على الصواريخ بقياس التغيرات الحادة والفورية في طبقة الأيونوسفير.
وقال بارجاتيا: “لقد رأينا اضطرابات قادرة على التأثير على الاتصالات اللاسلكية في الصاروخين الثاني والثالث، ولكن ليس خلال الصاروخ الأول الذي كان قبل ذروة الكسوف المحلي”. “نحن متحمسون للغاية لإعادة إطلاقها خلال الكسوف الكلي، لمعرفة ما إذا كانت الاضطرابات تبدأ على نفس الارتفاع وما إذا كان حجمها وحجمها يظلان كما هو.”
يحلق فوق السحاب
ستطير ثلاث تجارب مختلفة على متن طائرات ناسا البحثية على ارتفاعات عالية والمعروفة باسم WB-57s.
وقال بيتر لايشوك، مدير برنامج ناسا للعلوم المحمولة جواً، إن طائرات WB-57 يمكنها حمل ما يقرب من 9000 رطل (4082 كجم) من الأدوات العلمية على ارتفاع يصل إلى 60000 إلى 65000 قدم (18288 إلى 19812 مترًا) فوق سطح الأرض، مما يجعلها العمود الفقري لبرنامج العلوم المحمولة جواً التابع لناسا. برنامج أبحاث الارتفاعات العالية WB-57 في مركز جونسون للفضاء في هيوستن.
تتمثل فوائد استخدام طائرات WB-57 في أن الطيار ومشغل المعدات يمكن أن يطير فوق السحب لمدة 6 ساعات ونصف تقريبًا دون التزود بالوقود داخل مسار الكسوف الكلي الذي يمتد عبر المكسيك والولايات المتحدة، مما يسمح برؤية مستمرة دون عائق. ويعني مسار طيران الطائرات أن الأجهزة ستكون في ظل القمر لفترة أطول مما ستكون عليه على الأرض. وقال لايشوك إن أربع دقائق من الكسوف الكلي على الأرض تعادل ست دقائق من الكسوف الكلي على متن الطائرة.
ستركز إحدى التجارب أيضًا على الغلاف الأيوني باستخدام أداة تسمى الأيونوسوند، والتي تعمل مثل الرادار عن طريق إرسال إشارات راديوية عالية التردد والاستماع إلى الأصداء أثناء ارتدادها من الغلاف الأيوني لقياس عدد الجسيمات المشحونة التي يحتوي عليها.
وستركز التجربتان الأخريان على الهالة. سيستخدم أحد المشاريع الكاميرات وأجهزة قياس الطيف للكشف عن مزيد من التفاصيل حول درجة الحرارة والتركيب الكيميائي للإكليل، بالإضافة إلى التقاط بيانات حول الانفجارات الكبيرة من المواد الشمسية من الشمس المعروفة باسم الانبعاثات الكتلية الإكليلية.
ويهدف مشروع آخر، بقيادة أمير كاسبي، العالم الرئيسي في معهد أبحاث الجنوب الغربي في بولدر، كولورادو، إلى التقاط صور للكسوف من ارتفاع 50 ألف قدم (15240 مترًا) فوق سطح الأرض على أمل تجسس الهياكل والتفاصيل داخل الأرض. الإكليل الأوسط والسفلي. وباستخدام كاميرات عالية السرعة وعالية الدقة، قادرة على التقاط صور في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء، ستبحث التجربة أيضًا عن الكويكبات التي تدور داخل وهج الشمس.
وقال كاسبي: “في الأشعة تحت الحمراء، لا نعرف حقًا ما الذي سنراه، وهذا جزء من لغز هذه الملاحظات النادرة”. “يمنحك كل كسوف فرصة جديدة للتوسع في الأشياء حيث تأخذ ما تعلمته في الكسوف الأخير وتحل قطعة جديدة من اللغز.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com