Mengejar gerhana dengan suara roket dan pesawat terbang di ketinggian

Mendaftarlah untuk buletin sains Wonder Theory CNN. Jelajahi alam semesta dengan berita tentang penemuan menarik, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

CNN
—

Gerhana menimbulkan kekaguman dan menyatukan orang-orang untuk mengamati fenomena langit yang menakjubkan, namun peristiwa kosmik ini juga memungkinkan para ilmuwan mengungkap rahasia tata surya.

Selama Gerhana matahari total Pada tanggal 8 April, kapan Bulan untuk sementara akan mengaburkan wajah Matahari Dari mata jutaan orang Meksiko, Amerika Serikat dan Kanadaberbagai eksperimen akan dilakukan untuk lebih memahami beberapa pertanyaan terbesar yang belum terpecahkan tentang bola emas.

NASA akan meluncurkan roket bersuara dan pesawat WB-57 di ketinggian untuk melakukan penelitian terhadap aspek Matahari dan Bumi yang hanya dapat dicapai saat terjadi gerhana. Upaya ini merupakan bagian dari sejarah panjang upaya mengumpulkan data dan pengamatan yang sangat berharga ketika Bulan menghalangi sinar matahari untuk sementara.

Mungkin salah satu tonggak ilmiah paling terkenal terkait dengan gerhana terjadi pada tanggal 29 Mei 1919, ketika gerhana matahari total memberikan bukti terjadinya gerhana. Teori relativitas umum Albert Einsteinyang pertama kali dijelaskan secara sistematis oleh ilmuwan pada tahun 1916, menurut NASA.

Einstein berpendapat bahwa gravitasi adalah hasil distorsi ruang dan waktu, sehingga merusak tatanan alam semesta. Misalnya, Einstein berpendapat bahwa pengaruh gravitasi suatu benda besar seperti Matahari dapat membelokkan cahaya dari benda lain, misalnya bintang, di belakangnya, sehingga menyebabkan benda tersebut tampak agak jauh dari sudut pandang Bumi. Ekspedisi ilmiah pengamatan bintang dari Brazil dan Afrika Barat, dipimpin oleh astronom Inggris Sir Arthur Eddington selama gerhana tahun 1919, mengungkapkan bahwa beberapa bintang sebenarnya muncul di tempat yang salah, membenarkan teori Einstein.

Penemuan ini hanyalah salah satu dari banyak pelajaran ilmiah terkait gerhana.

Selama Gerhana tahun 2017 yang melintasi Amerika SerikatNASA dan badan antariksa lainnya melakukan observasi menggunakan 11 pesawat luar angkasa berbeda dan dua pesawat ketinggian.

Data yang dikumpulkan selama gerhana ini membantu para ilmuwan secara akurat memprediksi seperti apa corona, atau atmosfer terluar Matahari yang panas, selama gerhana pada tahun 2019 dan 2021. Meskipun suhunya terik, tampilan corona lebih redup dibandingkan permukaan terang matahari, namun ia muncul sebagai lingkaran cahaya di sekeliling matahari selama gerhana ketika bulan menghalangi sebagian besar sinar matahari, sehingga lebih mudah untuk dipelajari.

Mengapa corona jutaan derajat lebih panas dibandingkan permukaan Matahari sebenarnya adalah salah satu misteri abadi tentang bintang kita. Sebuah studi pada tahun 2021 mengungkapkan beberapa petunjuk baru yang menunjukkan bahwa suhu Korona tetap konstan, meskipun Matahari mengalami siklus aktivitas naik dan turun selama 11 tahun. Hasil ini dimungkinkan berkat pengamatan gerhana selama lebih dari satu dekade, menurut situs “luar angkasa” Amerika. NASA.

Meskipun Matahari lebih tenang pada gerhana sebelumnya, Matahari mencapai aktivitas puncaknya. Ini disebut maksimum matahariTahun ini, memberikan kesempatan langka kepada para ilmuwan.

Saat gerhana matahari pada 8 April, Ilmuwan warga Dan Tim peneliti dapat membuat penemuan baru Hal ini kemungkinan besar akan meningkatkan pemahaman kita tentang sudut alam semesta.

Mengamati Matahari saat gerhana juga membantu para ilmuwan lebih memahami bagaimana material matahari mengalir dari Matahari. Partikel bermuatan yang dikenal sebagai plasma menciptakan cuaca luar angkasa yang berinteraksi dengan lapisan atas atmosfer bumi, yang disebut ionosfer. Wilayah tersebut bertindak sebagai batas antara atmosfer bawah bumi dan ruang angkasa.

Aktivitas aktif matahari yang dilepaskan Matahari selama matahari maksimum dapat mengganggu Stasiun Luar Angkasa Internasional dan infrastruktur komunikasi. Banyak satelit orbit rendah Bumi mengoperasikan gelombang radio di ionosfer, yang berarti cuaca ruang angkasa yang dinamis berdampak pada GPS dan komunikasi radio jarak jauh.

Eksperimen untuk mempelajari ionosfer selama gerhana termasuk balon ketinggian dan upaya sains warga yang disebut Partisipasi operator radio amatir. Operator di lokasi berbeda akan mencatat kekuatan sinyal mereka dan seberapa jauh perjalanan mereka selama gerhana untuk melihat bagaimana perubahan ionosfer memengaruhi sinyal. Para peneliti juga melakukan percobaan ini saat gerhana cincin pada Oktober 2023, ketika bulan tidak sepenuhnya menghalangi sinar matahari, dan datanya masih dianalisis.

Dalam percobaan berulang lainnya, Tiga rudal yang terdengar akan diluncurkan masing-masing dari Fasilitas Penerbangan Wallops NASA di Virginia sebelum, selama dan setelah gerhana untuk mengukur bagaimana hilangnya sinar matahari secara tiba-tiba mempengaruhi atmosfer bagian atas bumi.

Aroh Barjatya, seorang profesor fisika teknik di Embry-Riddle Aeronautical University di Pantai Daytona, Florida, memimpin eksperimen yang disebut turbulensi atmosfer di sekitar jalur gerhana, yang pertama kali dilakukan saat gerhana matahari cincin pada bulan Oktober.

Setiap roket akan mengeluarkan empat instrumen sains seukuran botol soda dalam keseluruhan lintasan untuk mengukur perubahan suhu ionosfer, kepadatan partikel, serta medan listrik dan magnet pada ketinggian sekitar 55 hingga 310 mil (90 hingga 500 kilometer) di atas permukaan bumi.

“Memahami ionosfer dan mengembangkan model untuk membantu kita memprediksi gangguan sangat penting untuk memastikan dunia kita yang semakin bergantung pada komunikasi berjalan dengan lancar,” kata Barjatya dalam sebuah pernyataan.

Roket yang berbunyi akan mencapai ketinggian maksimum 260 mil (420 kilometer) selama penerbangan.

Selama gerhana cincin tahun 2023, instrumen roket mengukur perubahan tajam dan seketika di ionosfer.

“Kami melihat gangguan yang dapat mempengaruhi komunikasi radio pada roket kedua dan ketiga, namun tidak pada roket pertama, yaitu sebelum puncak gerhana lokal,” kata Barjatya. “Kami sangat bersemangat untuk meluncurkannya kembali selama gerhana total, untuk melihat apakah gangguan dimulai pada ketinggian yang sama dan apakah ukuran dan skalanya tetap sama.”

Tiga eksperimen berbeda akan dilakukan dengan menggunakan pesawat penelitian ketinggian tinggi NASA yang dikenal sebagai WB-57.

WB-57 dapat membawa hampir 9.000 pon (4.082 kg) instrumen ilmiah hingga ketinggian 60.000 hingga 65.000 kaki (18.288 hingga 19.812 meter) di atas permukaan bumi, kata Peter Layshock, manajer program sains lintas udara NASA. . Program Penelitian Ketinggian Tinggi WB-57 di Johnson Space Center di Houston.

Keuntungan menggunakan pesawat WB-57 adalah pilot dan operator peralatan dapat terbang di atas awan selama kurang lebih 6 1/2 jam tanpa mengisi bahan bakar dalam jalur totalitas yang membentang melintasi Meksiko dan Amerika Serikat, sehingga memungkinkan pengamatan terus menerus dan tanpa hambatan. Jalur penerbangan pesawat berarti instrumen tersebut akan berada di bayangan bulan untuk jangka waktu yang lebih lama dibandingkan saat berada di Bumi. Layshock mengatakan, empat menit gerhana total di Bumi setara dengan enam menit gerhana total di pesawat.

Salah satu percobaan juga akan fokus pada ionosfer menggunakan instrumen yang disebut ionosonde, yang bekerja seperti radar dengan mengirimkan sinyal radio frekuensi tinggi dan mendengarkan gema saat sinyal tersebut memantul dari ionosfer untuk mengukur berapa banyak partikel bermuatan yang dikandungnya.

Dua eksperimen lainnya akan fokus pada corona. Salah satu proyeknya akan menggunakan kamera dan spektrometer untuk mengungkap lebih detail tentang suhu dan komposisi kimia koronal, serta menangkap data tentang ledakan besar material surya dari Matahari yang dikenal sebagai lontaran massa koronal.

Proyek lain yang dipimpin oleh Amir Kaspi, ilmuwan utama di Southwest Research Institute di Boulder, Colorado, bertujuan untuk menangkap gambar gerhana dari ketinggian 50.000 kaki (15.240 meter) di atas permukaan bumi dengan harapan dapat memata-matai struktur dan detail di dalam bumi. Karangan bunga tengah dan bawah. Dengan menggunakan kamera berkecepatan tinggi dan beresolusi tinggi, yang mampu mengambil gambar dalam cahaya tampak dan inframerah, eksperimen ini juga akan mencari asteroid yang mengorbit dalam cahaya matahari.

“Dalam inframerah, kita tidak benar-benar tahu apa yang akan kita lihat, dan itu adalah bagian dari teka-teki pengamatan langka ini,” kata Caspi. “Setiap gerhana memberi Anda peluang baru untuk memperluas berbagai hal sambil memanfaatkan apa yang Anda pelajari pada gerhana terakhir dan memecahkan bagian baru dari teka-teki.”