واستخدم الدكتور أمير كاسبي من مركز أبحاث ساوثويست في بولدر بولاية كولورادو وفريقه طائرات مزودة بكاميرات فريدة تعمل بالأشعة تحت الحمراء تم تطويرها بشكل عام لرصد عمليات الإطلاق المكوكية بعد كارثة كولومبيا لتصوير كسوف الشمس من ارتفاع 15 كيلومترا.
بالنسبة لمعظم مراقبي كسوف الشمس في 21 أغسطس 2017 - سيستمر الكسوف أقل من دقيقتين ونصف، ولكن بالنسبة لمجموعة واحدة من العلماء الممولين من وكالة ناسا، فإن الكسوف سيستمر أكثر من سبع دقائق ظل القمر في طائرتين من طراز WB-57F مزودتين بمعدات خاصة.
سيستخدم أمير كاسبي، أحد كبار الباحثين في معهد أبحاث الجنوب الغربي في بولدر، كولورادو، وفريقه طائرتين من طائرات الأبحاث WB-57F التابعة لناسا لمطاردة الظلام عبر الولايات المتحدة في 21 أغسطس. بعد تركيب تلسكوبين مزدوجين على أنوف الطائرات، يريد كاسبي وفريقه التقاط أوضح الصور للغلاف الجوي الخارجي للشمس - أتارا، بالإضافة إلى أول صور حرارية على الإطلاق لكوكب عطارد، وكذلك الكشف عن كيفية درجة الحرارة التغيرات التي تحدث على سطح الأرض أثناء كسوف الشمس.
يقول دان سيتون، من جامعة كولورادو في بولدر وباحث مشارك في المشروع: "قد تكون هذه أفضل الملاحظات للظواهر التي تحدث بتردد عالٍ في الإكليل". "إن تمديد وقت المراقبة والصعود إلى ارتفاعات عالية جدًا قد يسمح لنا برؤية الأحداث أو تتبع ترددات الضوء التي قد تكون غير مرئية خلال دقيقتين تقريبًا من الملاحظات من الأرض."
وسيوفر وقت الكسوف الكلي فرصة نادرة للعلماء لدراسة الشمس، وخاصة غلافها الجوي عندما يغطي القمر الشمس بالكامل ويحجب ضوءها تماما أثناء كسوف الشمس. الإكليل ضعيف ولن يكون من الممكن رؤيته إلا أثناء كسوف الشمس على خلفية السماء المظلمة. وتقوم ناسا بتمويل 11 مشروعًا علميًا في جميع أنحاء الأمريكتين حتى يتمكن العلماء من الاستفادة من الحدث الفلكي الفريد لمعرفة المزيد عن الشمس وتأثيراتها على الغلاف الجوي العلوي للأرض.
صورة مركبة لطائرة WB-57F والكسوف. خلال كسوف الشمس، سيقوم أعضاء فريق العلماء الممول من وكالة ناسا بتتبع الهالة الشمسية باستخدام التلسكوبات المثبتة على متن طائرتي الأبحاث WB-57F التابعتين لناسا. توفر نقطة المراقبة هذه مزايا واضحة مقارنة بعمليات الرصد الأرضية، كما هو موضح في هذه الصورة المركبة للطائرة على خلفية موجة الحر عام 2015 في جزر فارو. الصورة: ناسا / جزر فارو / SWRI
وتسخن الإكليل إلى درجة حرارة ملايين الدرجات، لكن طبقات الغلاف الجوي السفلية مثل الغلاف الضوئي -السطح المرئي للشمس- لا تصل إلا إلى بضعة آلاف من الدرجات. العلماء ليسوا متأكدين من كيفية حدوث هذا الانعكاس. تشير إحدى النظريات إلى أن الموجات المغناطيسية التي تسمى موجات ألففين تنقل الطاقة في الغلاف الجوي الخارجي للشمس، حيث تتبدد على شكل حرارة. وبدلاً من ذلك، يمكن أن تحدث انفجارات صغيرة تسمى التوهجات النانوية (لهيب صغير). هذه الانفجارات صغيرة جدًا ومتكررة بحيث لا يمكن اكتشافها بشكل فردي، لكن تأثيرها الجماعي كبير، وقد تطلق الحرارة في الإكليل.
ونظرًا للقيود التكنولوجية، لم يتمكن أحد حتى الآن من رؤية هذه النيران الصغيرة بشكل مباشر، لكن الصور عالية الدقة وعالية السرعة التي يمكن التقاطها من طائرة WB-57F قد تكشف عن تأثيرها على الإكليل. وبعد العملية سيكون من الممكن تحليل الصور عالية الوضوح والتي سيتم التقاطها ثلاثين مرة في الثانية الواحدة، وكشف حركة مثل هذه الموجات في الإكليل لمعرفة ما إذا كانت الموجات تتحرك نحو السطح أو بعيدا عن سطح الأرض. الشمس وما قوتها.
وقال كاسبي: "إننا نرى دليلاً على التسخين القادم من لهب النانو، لكننا لا نعرف مكان حدوثه". "إذا حدثت في أعلى الإكليل، فقد نتوقع رؤية موجات تتحرك نحو الأسفل، مما يتسبب في حدوث انفجارات صغيرة وإعادة تعريف المجالات المغناطيسية بشكل جماعي. وبهذه الطريقة، قد تكون التوهجات النانوية أيضًا الحلقة المفقودة التي تسمح بالفوضى الفوضوية للكون." المجال المغناطيسي للشمس، موضحًا سبب قيام أتارا بترتيب حلقات من المجالات المغناطيسية، وسيساعدنا اتجاه وطبيعة الموجات على التمييز بين النماذج المتنافسة تسخين كورونا."
ستشاهد الطائرتان، اللتان تغادران من إلينغتون فيلد بالقرب من مركز جونسون للفضاء التابع لناسا في هيوستن، الكسوف الكلي لمدة ثلاث دقائق ونصف تقريبًا لكل منهما أثناء تحليقهما فوق ميسوري وإلينوي وتينيسي.
وفي مقابلة مع موقع هيدان، يقول كاسبي إنه ولد في تل أبيب وغادر إسرائيل وعمره 39 عاما، وحصل على درجة البكالوريوس عام 2001 في الفيزياء والفلك والرياضيات وعلوم الكمبيوتر في جامعة هيدان. جامعة ميريلاند، والدكتوراه المباشرة في كلية الفيزياء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي عام 2010. وكان موضوع الدكتوراه هو أبحاث فيزياء الانفجار الشمسي.
"أعمل في معهد أبحاث الجنوب الغربي، وهو معهد علمي غير ربحي مقره في ولاية تكساس، وأتواجد في فرع المعهد في مدينة بولدر بولاية كولورادو. وكان سبب افتتاح الفرع منذ أكثر من 20 عاما هو أنه في كولورادو وفي بولدر على وجه الخصوص، يتم إجراء الكثير من أبحاث الفضاء - على وجه الخصوص، أبحاث الطاقة الشمسية وتقنيات الفضاء الجوي. في مختبري في بولدر، نقوم بإجراء أبحاث الطاقة الشمسية والكواكب وكذلك القيام ببعض الفيزياء الفلكية. وفي هذا الإطار، أنا الباحث الرئيسي في مجال الفضاء. تجربة مراقبة الكسوف الحرارة بمساعدة طائرات ناسا.
"لقد تناولت معظم أبحاثي التوهجات الشمسية - الأحداث النشطة للغاية في الشمس والسؤال عن سبب ارتفاع درجة حرارة الهالة - ملايين الدرجات المئوية بدلاً من مجرد آلاف الدرجات. الانفجارات التي تحدث في الشمس التي كنت أدرسها السنوات الـ 15 الماضية لها دور في هذا.
كسوف الشمس أمر شائع، هل قمت بقيادة هذه الطائرات من قبل؟
"لا. هذه هي المرة الأولى التي نقوم فيها بعملية رصد من هذا النوع، نستخدم خلالها الطائرات كمساعد لمطاردة ظل القمر. ومن المسلم به أنه كانت هناك بالفعل مثل هذه العمليات. فقد طاردت طائرة الكونكورد كسوف الشمس في عام 1973، ولكن هذه هي المرة الأولى التي تقوم فيها طائرة WB-57F بإجراء ملاحظات فلكية من الجو، فالأدوات التي نستخدمها هي أفضل الأدوات التي يمكننا من خلالها مراقبة كسوف الشمس من الجو، وبشكل عام، هذه هي المرة الأولى التي تقوم فيها ناسا بذلك. ، ينفذ مثل هذه التجربة. هذه طائرات ذات جناحين كبيرين.
هل ستطير على إحدى الطائرات؟
كاسبي: "في كل طائرة سيكون هناك اثنان من أفراد الطاقم الذين سيقومون بتشغيل الأجهزة وسنشاهد ما سيشاهدونه عبر البث عبر الأقمار الصناعية. أنا بالطبع حزين لأنني لا أستطيع أن أكون على متن الطائرة. هذا هو الكسوف الأول لي وأحتاج إليه لمشاهدته على شاشة التلفزيون، لأنني سأكون في تكساس حيث ستقلع الطائرات".
ما هي البيانات التي تنوي جمعها؟
"نستخدم في كل طائرة كاميرتين، واحدة في الضوء العادي، في الواقع بالتردد الأخضر، والأخرى في الضوء تحت الأحمر (5-3 ميكرون). ستلتقط كلتاهما صورًا بدقة عالية بتردد 30 مرة في الثانية.
وستطير الطائرة بسرعة 700 كم/ساعة والظل بسرعة حوالي 2,300 كم/ساعة في المنطقة التي سننتظرها فيها. وبسبب سرعة الطيران، يمكننا الحصول على وقت إضافي بنسبة 45% للمراقبة. ستشهد كل طائرة ما يقرب من أربع دقائق. ومع ذلك، بما أن الطائرتين ستعبران الظل على مسافة حوالي مائة كيلومتر من بعضهما البعض، فسيكون هناك تداخل لمدة 20-10 ثانية عندما تكون الطائرتان على جانبي الظل، ستحصل كل طائرة على ما يقرب من أربعة دقائق من الخسوف الكلي، ومع التداخل بينهما سيكون لدينا حوالي سبع دقائق ونصف بين المستويين.
هناك ميزة أخرى للطيران على ارتفاع عالٍ - 15 كم - وبهذه الطريقة سنكون فوق السحب وسنرى بالتأكيد الكسوف بالكامل. على ارتفاع 15 كم، نكون فوق 90-85 بالمائة من الغلاف الجوي، هذا كما يزيد من جودة الصور بسبب الضوء عليك أن تعبر غلافًا جويًا أرق بكثير من مستوى سطح الأرض، بما في ذلك الدوامات الموجودة في الجزء السفلي من الغلاف الجوي.
فلماذا لا نستخدم الطائرات الأسرع من الصوت؟
يمكنك الطيران بسرعة عالية وزيادة وقت التعرض للكسوف، ولكن حول طائرة تتحرك بسرعة تفوق سرعة الصوت، يتم إنشاء الكثير من الاضطرابات وهذا يفسد جودة الصور.
إذا كان الأمر كذلك فلماذا لا تستخدم ثلاث طائرات أو أكثر؟
نود استخدام الكثير من الطائرات ولكن لا يوجد حاليًا سوى طائرتين نشطتين من هذا النوع ويتم تفكيك الثالثة للصيانة. هذه طائرات من الخمسينيات. كما أن هناك جهازين فقط ولم تكن لدينا الميزانية لشراء جهاز آخر. أحد أسباب استخدامنا لهذه الطائرة وهذه الأجهزة هو أن الأجهزة موجودة بالفعل ولم يتطلب الأمر الكثير من المال لتكييفها للتجربة. هذه هي الأجهزة التي تم تصنيعها بعد كارثة كولومبيا حتى تتمكن طائرات ناسا من "مطاردة" المكوك عند إقلاعه وكذلك تصويره من ارتفاع عالٍ للتأكد من عدم سقوط أي جزء منه أثناء الإقلاع البحث لكننا تمكنا من تكييفها مع بحثنا.
