Päikesevarjutuse abil tehtud vibu lained Maa atmosfääris

Ehkki Suur-Ameerika Eclipse on nüüd mitu kuud selja taga, õpime ikkagi uusi asju selle kohta, kuidas Kuu varju möödumine meie atmosfääri mõjutas.

Maateadlased on eriti huvitatud maapinnast 80–1000 km (50–600 miili) kõrgusel asuvate elektrifitseeritud kihtide ehk ionosfääri uurimisest. See koges drastiliselt, kui Kuu vihmavari tuli ja lülitas korraks oma ühe energiaallika: Päikese.

Päikese ultraviolettvalgus on see, mis purustab molekulid Maa atmosfääri kõige välimisemas kihis. Isegi kui neid molekule on sellistel suurtel kõrgustel vähe ja väga kaugel, on neil ioniseeritud ioniseerimisel mõõdetav mõju, näiteks raadiolainete põrkamine tagasi Maale. (Raadiovastuvõtt poleks meil olemas, kui mitte ionosfääri jaoks.) Kuid öisel ajal kaovad mõned Päikese iooniosfääri kihid täielikult ilma Päikese energiavarustuseta.

Elektronide tihedus ionosfääris varieerub päeval ja öösel dramaatiliselt.
Dieter Bilitza jt / ajakiri Geodeesia (2011)

Möödunud suve jooksul oli päikesepaisteline vaatemäng, esimest korda täheldati päikesevalguse muutuse mõju ionosfääri vöörilainete kujul. Seda nähtust oli juba ammu kahtlustatud, kuid tegelikult ei täheldatud seda kunagi.

Kui kogu päikesevarjutus pole kaugel unikaalsetest taevastest sündmustest - mis leiavad aset keskmiselt umbes kord 18 kuu jooksul kuskil Maal -, oli möödunud augusti rannikualadevaheline terviklikkuse tee külgnevas USA-s esimene selline asjaolu pärast 1918. aastat. See oli see ebatavaline varjutrajektoor. see võimaldas MIT-i Haystacki vaatluskeskuse ja Norras Tromsø ülikooli teadlastel teha lõplikke vaatlusi eklemist põhjustatud vibu lainete kohta.

Meeskonnad kasutasid USA-le kuuluvat globaalset positsioneerimissüsteemi (GPS) - satelliitide tähtkuju, mis suudab vastuvõtja leida kõikjal maailmas - ning pakuvad täpseid ja kõrge eraldusvõimega andmeid ionosfääri kogu elektronide sisalduse kohta. Mullu augustis 14 osariigi 4000-kilomeetrise ja 91-minutilise matka jooksul uurisid teadlased ionosfääri elektronide sisalduse andmeid, mille oli kogunud üle 2000 võrgu, kuhu kuulub üle kogu riigi ülitundlik ülitundlik vastuvõtja.

Tulemus?

Eclipse tekitas totaalsusest tulenevad elektronide sisalduse häired selgetes ionosfääri vöörilainetes, mida täheldati kõige selgemalt USA kesk- ja idaosas

Vöörilaineid täheldatakse alati, kui objekt laseb söötme läbi kiiremini kui selles keskkonnas olevad lained võivad liikuda. Näiteks kiirlaev kogub oma vööri äärde vett, mis liigub kiiremini kui vees olevad lained suudavad liikuda.

Veelaine, mis tekkis USS Connecticuti vööris laeva kiiruskatsete ajal 1906. aastal.
USA mereväe ajaloo ja kultuuripärandi ülemjuhatuse foto

Samuti, kui reaktiivlennuk lendab, koguneb selle ette nähtamatuid rõhulaineid. Kuna reaktiivlennuk lendab kiiremini ja kiiremini, ei saa rõhulained teineteisest välja pääseda. Lõpuks, kui joa saavutab ülehelikiiruse, suruvad lained kokku üheks vibu laineks. Kõik need, kes asuvad reaktiivlennuki lennutrajektoori all kitsal kohal, saavad helisignaali kuulda, kui see üle pea läheb.

Päikesevarjutuse ajal liikus ülehelikiirusel Kuu vari. Ajakirja Geophysical Research Letters eelmise aasta detsembris avaldatud artiklis kirjutasid Haystacki autor Shunrong Zhang ja tema kolleegid:

Eclipse'i varjus on ülehelikiirus, mis [tekitab] atmosfääri vöörilaineid, mis sarnanevad kiiresti liikuva jõepaatiga, lained algavad madalamas atmosfääris ja levivad ionosfääri. [Selline] laineomaduste uurimine näitab keerulisi seoseid Päikese, Kuu ja Maa neutraalse atmosfääri ja ionosfääri vahel. "

Pole kahtlust, et teadlased loodavad seda põnevat katset juba korrata järgmisel täieliku päikesevarjutuse korral, mis möödub USA-st 8. aprillil 2024. Kuu vari ei kulge rannikust rannikuni, on selle 3400 km pikk. Ligi 80 km laiem kui 2017. aasta teekond kulgeb üle USA kesk- ja idaosa, Texasist Maine'i.