Persiguiendo el eclipse con cohetes sonda y aviones de gran altitud

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Los eclipses despiertan asombro y reúnen a las personas para observar un fenómeno celeste asombroso, pero estos eventos cósmicos también permiten a los científicos descubrir los secretos del sistema solar.

Durante el Eclipse solar total El 8 de abril, cuando La Luna oscurecerá temporalmente la cara del Sol Desde los ojos de millones de personas. México, Estados Unidos y Canadáse llevarán a cabo múltiples experimentos para comprender mejor algunas de las preguntas más importantes sin resolver sobre el orbe dorado.

La NASA lanzará cohetes sonda y aviones WB-57 a gran altura para realizar investigaciones sobre aspectos del Sol y la Tierra que sólo pueden lograrse durante un eclipse. Estos esfuerzos son parte de una larga historia de intentos de recopilar datos y observaciones invaluables cuando la Luna bloquea temporalmente la luz solar.

Quizás uno de los hitos científicos más famosos asociados con el eclipse ocurrió el 29 de mayo de 1919, cuando un eclipse solar total proporcionó evidencia de su ocurrencia. La teoría de la relatividad general de Albert Einsteinque fue descrito sistemáticamente por primera vez por el científico en 1916, según NASA.

Einstein había sugerido que la gravedad es el resultado de distorsiones del tiempo y el espacio, distorsionando la estructura misma del universo. Por ejemplo, Einstein sugirió que la influencia gravitacional de un objeto grande como el Sol podría desviar la luz de otro objeto, como una estrella, aproximadamente detrás de él, haciendo que el objeto pareciera ligeramente distante desde la perspectiva de la Tierra. Una expedición científica de observación de estrellas desde Brasil y África occidental, dirigida por el astrónomo inglés Sir Arthur Eddington durante el eclipse de 1919, reveló que algunas estrellas en realidad aparecieron en el lugar equivocado, confirmando la teoría de Einstein.

Este descubrimiento es sólo una de las muchas lecciones científicas aprendidas sobre el eclipse.

Durante el El eclipse de 2017 que atravesó Estados UnidosLa NASA y otras agencias espaciales realizaron observaciones utilizando 11 naves espaciales diferentes y dos aviones de gran altitud.

Los datos recopilados durante este eclipse ayudaron a los científicos a predecir con precisión cómo se verá la corona, o la cálida atmósfera exterior del sol, durante los eclipses de 2019 y 2021. A pesar de las temperaturas abrasadoras, la corona tiene una apariencia más débil que la brillante superficie del sol, pero aparece como un halo alrededor del sol durante un eclipse cuando la luna bloquea la mayor parte de la luz solar, lo que facilita su estudio.

Por qué la corona está millones de grados más caliente que la superficie real del Sol es uno de los misterios persistentes sobre nuestra estrella. Un estudio de 2021 reveló algunas pistas nuevas que muestran que la corona mantiene una temperatura constante, a pesar de que el Sol pasa por un ciclo de 11 años de actividad creciente y menguante. Estos resultados fueron posibles gracias a las observaciones de eclipses realizadas durante más de una década, según el sitio web estadounidense “space”. NASA.

Si bien el sol está más silencioso durante los eclipses anteriores, el sol alcanza su máxima actividad. Se llama máximo solar.Este año, brinda a los científicos una oportunidad única.

Durante el eclipse solar del 8 de abril, Científicos ciudadanos Y Equipos de investigadores pueden hacer nuevos descubrimientos Lo que probablemente mejorará nuestra comprensión de nuestro rincón del universo.

Observar el Sol durante un eclipse también ayuda a los científicos a comprender mejor cómo fluye el material solar desde el Sol. Las partículas cargadas conocidas como plasma crean un clima espacial que interactúa con la capa superior de la atmósfera de la Tierra, llamada ionosfera. La región actúa como límite entre la atmósfera inferior de la Tierra y el espacio.

La actividad solar activa liberada por el Sol durante el máximo solar puede interferir con la Estación Espacial Internacional y la infraestructura de comunicaciones. Muchos satélites de órbita terrestre baja operan ondas de radio en la ionosfera, lo que significa que el clima espacial dinámico tiene un impacto en el GPS y las comunicaciones por radio de larga distancia.

Los experimentos para estudiar la ionosfera durante el eclipse incluyen globos de gran altitud y un esfuerzo de ciencia ciudadana llamado Participación de radioaficionados.. Los operadores en diferentes lugares registrarán la intensidad de sus señales y qué tan lejos viajan durante el eclipse para ver cómo los cambios en la ionosfera afectan las señales. Los investigadores también realizaron este experimento durante el eclipse anular de octubre de 2023, cuando la luna no bloqueó completamente la luz solar, y los datos aún se están analizando.

En otro experimento repetido, Se lanzarán tres misiles sonoros. respectivamente desde las instalaciones de vuelo Wallops de la NASA en Virginia antes, durante y después del eclipse para medir cómo la desaparición repentina de la luz solar afecta la atmósfera superior de la Tierra.

Aroh Barjatya, profesor de ingeniería física en la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle en Daytona Beach, Florida, dirige el experimento llamado turbulencia atmosférica alrededor de la trayectoria del eclipse, que se realizó por primera vez durante un eclipse solar anular en octubre.

Cada cohete expulsará cuatro instrumentos científicos del tamaño de una botella de refresco dentro de la trayectoria general para medir los cambios en la temperatura ionosférica, la densidad de partículas y los campos eléctricos y magnéticos a una altitud de aproximadamente 55 a 310 millas (90 a 500 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra.

«Comprender la ionosfera y desarrollar modelos que nos ayuden a predecir perturbaciones es fundamental para garantizar que nuestro mundo, cada vez más dependiente de las comunicaciones, funcione sin problemas», dijo Barjatya en un comunicado.

Los cohetes sonda alcanzarán una altitud máxima de 420 kilómetros (260 millas) durante el vuelo.

Durante el eclipse anular de 2023, los instrumentos de los cohetes midieron cambios bruscos e instantáneos en la ionosfera.

«Vimos perturbaciones capaces de afectar las comunicaciones por radio en el segundo y tercer cohete, pero no durante el primer cohete, que fue antes del pico del eclipse local», dijo Barjatya. «Estamos muy emocionados de relanzarlo durante el eclipse total, para ver si las perturbaciones comienzan a la misma altitud y si su tamaño y escala siguen siendo los mismos».

Se realizarán tres experimentos diferentes en los aviones de investigación de gran altitud de la NASA conocidos como WB-57.

Los WB-57 pueden transportar casi 9.000 libras (4.082 kg) de instrumentos científicos hasta 60.000 a 65.000 pies (18.288 a 19.812 metros) sobre la superficie de la Tierra, dijo Peter Layshock, director del programa científico aerotransportado de la NASA. . Programa de investigación a gran altitud WB-57 en el Centro Espacial Johnson en Houston.

Los beneficios de utilizar aviones WB-57 son que el piloto y el operador del equipo pueden volar sobre las nubes durante aproximadamente 6 1/2 horas sin repostar combustible dentro de la trayectoria de totalidad que se extiende a través de México y Estados Unidos, lo que permite una visión continua y sin obstáculos. La trayectoria de vuelo de los aviones significa que los instrumentos estarán a la sombra de la Luna durante un período más largo que en la Tierra. Layshock dijo que cuatro minutos de eclipse total en la Tierra equivalen a seis minutos de eclipse total a bordo.

Un experimento también se centrará en la ionosfera utilizando un instrumento llamado ionosonda, que funciona como un radar enviando señales de radio de alta frecuencia y escuchando los ecos a medida que rebotan en la ionosfera para medir cuántas partículas cargadas contiene.

Los otros dos experimentos se centrarán en la corona. Uno de los proyectos utilizará cámaras y espectrómetros para revelar más detalles sobre la temperatura y la composición química de la corona, así como capturar datos sobre grandes explosiones de material solar procedentes del Sol conocidas como eyecciones de masa coronal.

Otro proyecto, dirigido por Amir Kaspi, científico principal del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado, tiene como objetivo capturar imágenes del eclipse desde 50.000 pies (15.240 metros) sobre la superficie de la Tierra con la esperanza de espiar estructuras y detalles dentro de la Tierra. Corona media e inferior. Utilizando cámaras de alta velocidad y alta resolución, capaces de tomar imágenes en luz visible e infrarroja, el experimento también buscará asteroides que orbiten dentro del resplandor del sol.

«En el infrarrojo, no sabemos realmente lo que vamos a ver, y eso es parte del enigma de estas raras observaciones», dijo Caspi. «Cada eclipse te brinda una nueva oportunidad de ampliar las cosas a medida que tomas lo que aprendiste en el último eclipse y resuelves una nueva pieza del rompecabezas».