La couronne ténue du soleil brille de mille feux pendant une éclipse solaire totale.
(Image: © Miloslav Druckmüller / Peter Aniol / Vojtech Rušin / Ľubomír Klocok / Karel Martišek / Martin Dietzel)
En Amérique du Sud, des millions d'yeux se tourneront vers le ciel alors que la lune se déplace devant le soleil pour présenter une éclipse solaire aujourd'hui (2 juillet). Alors que presque tout le continent verra la lune recouvrir au moins une partie du soleil, les observateurs du ciel dans certaines parties du Chili et de l'Argentine connaîtront quelques instants de crépuscule pendant que la lune efface complètement le soleil dans une éclipse solaire totale.
Mais alors que la plupart des observateurs du ciel s'imprègneront de cette vue impressionnante, certains tourneront un œil scientifique plus critique vers l'événement. L'éclipse aura lieu au-dessus de l'Observatoire interaméricain Cerro Tololo de la National Science Foundation (NSF) dans le nord du Chili, où cinq équipes de scientifiques étudieront l'atmosphère du soleil et de la Terre pendant l'éclipse pour obtenir des observations difficiles à apercevoir uniquement disponibles. dans les instants fugaces de la lumière du jour.
"Le 2 juillet, le financement NSF permettra aux scientifiques de saisir l'opportunité précieuse d'une éclipse solaire totale pour étudier la couronne solaire", a déclaré le directeur du programme NSF, David Boboltz, dans un communiqué. Le soleil restera caché pendant 2 minutes et 6 secondes au télescope.
Alors que la lune se déplace fréquemment devant une partie du soleil lors d'éclipses solaires partielles, qui se produisent plusieurs fois par an en moyenne, le soleil est complètement bloqué lors d'une éclipse solaire totale. La différence entre une éclipse solaire totale et une éclipse partielle, même lorsque 99% du soleil est protégé, est dramatique et peut permettre un plus large éventail d'expériences scientifiques. Lorsque le corps du soleil est complètement bloqué, la couronne intérieure insaisissable devient visible.
Composée de gaz extrêmement chauds, la couronne est mystérieusement plus chaude que la surface du soleil. Malgré sa température élevée, il est des millions de fois plus sombre que le corps visible du soleil, en raison de sa nature ténue. L'étude de la couronne peut révéler des informations sur la météo spatiale générée par le soleil, ce qui peut avoir des effets importants sur la Terre.
En plus de réaliser des travaux scientifiques précieux, chaque équipe a défini un plan de sensibilisation à l'éclipse pour impliquer les étudiants chiliens et étrangers locaux, les astronomes amateurs et le grand public.
Une expérience de plusieurs décennies
Dans les années 1990, l'astronome américain Jay Pasachoff a commencé un programme d'observation qui a depuis continué de surveiller le soleil changeant. En mesurant la couleur, la forme et la température actuelles de la couronne, les scientifiques espèrent améliorer leur compréhension des éruptions et des banderoles qui viennent du soleil.
Pasachoff, professeur d'astronomie au Williams College dans le Massachusetts, est l'un des trois hommes à détenir le record d'observation des éclipses solaires les plus totales. Il a parcouru le monde pour observer 70 éclipses solaires, dont 34 éclipses solaires totales.
"Chaque aperçu que nous avons du soleil pendant une éclipse solaire totale - seulement quelques minutes tous les 18 mois environ - nous donne un ensemble différent de fonctionnalités à examiner", a déclaré Pasachoff dans le communiqué.
Les observations des caractéristiques du soleil peuvent aider à améliorer notre compréhension des éjections de masse coronale (CME), des éruptions de matière chargée crachant de la surface solaire. Lorsque ces amas se déplacent vers l'extérieur dans l'espace, ils peuvent entrer en collision avec des planètes comme la Terre et interagir avec leurs champs magnétiques. En 1859, un orage solaire connu sous le nom d'événement Carrington a provoqué des chocs électriques et des courts-circuits le long des fils télégraphiques, permettant même aux télégraphes déconnectés de leur alimentation de fonctionner. Un événement similaire aujourd'hui, dans un monde beaucoup plus électronique, pourrait avoir des répercussions importantes.
L'équipe de Pasachoff étudiera également les grandes structures coronales appelées streamers, les régions pointues qui apparaissent dans la plupart des images de la couronne. Parce que l'éclipse solaire totale de 2019 se produit pendant une partie relativement calme du cycle d'activité de 11 ans du soleil, elle fournira une vue rare des panaches solaires polaires, les touffes de champs magnétiques ouverts produits aux pôles solaire nord et sud.
"Je suis également impatient de comparer nos observations de la couronne prises pendant l'éclipse ... avec les prédictions que nos collègues font avant l'éclipse en fonction du champ magnétique et des taches solaires du Soleil au cours du mois précédent", a déclaré Pasachoff. Les prédictions et observations seront combinées dans des images informatiques une fois l'éclipse terminée.
La température du soleil change également au cours du cycle de 11 ans. En mesurant le fer surchauffé dans la couronne, l'équipe sera en mesure de mesurer la température globale de la couronne pour étudier comment elle a varié au fil du temps.
«Sherpas éoliens solaires»
Une deuxième équipe de chercheurs connue sous le nom de "Solar Wind Sherpas" étudiera la couronne solaire du soleil à partir de trois endroits différents à travers l'Amérique du Sud. Dirigé par l'astronome Shadia Habbal de l'Université de Hawai'i, ce groupe étudiera le soleil de Cerro Tololo et de deux autres sites en Argentine. En plus d'augmenter les chances de pouvoir observer le soleil par temps clair, le fait d'avoir plusieurs sites permettra également aux chercheurs de mesurer les changements dans la structure coronale qui se produisent sur de très petites échelles de temps.
Le plan n'est pas nouveau. L'équipe de Habbai a utilisé une stratégie similaire lors de l'éclipse solaire totale du 21 août 2017 au-dessus des États-Unis. Leur objectif est d'augmenter la gamme d'instruments utilisés dans les observations et d'étudier différentes longueurs d'onde qui n'ont pas encore été étudiées.
Les astronomes prévoient d'utiliser l'imagerie à plusieurs longueurs d'onde et des mesures spectroscopiques, qui divisent la lumière en ses longueurs d'onde composantes, pour détecter la composition chimique, la température, la densité, le mouvement non lié à la chaleur et les écoulements de différentes parties de la couronne. Chaque attribut sera étudié près de la surface solaire, où le plus grand changement du champ magnétique solaire se produit et où le vent solaire et les éjections de masse coronale naissent et sont projetées du soleil.
Habbal a déclaré que l'éclipse est unique "car elle se produit tard dans l'après-midi et le soleil sera à très basse altitude. De plus, le soleil est proche du minimum solaire, donc la distribution des structures dans la couronne solaire sera différente de celle d'il y a deux ans . "
«Une grande réussite pour la science citoyenne»
Les astronomes de l'Observatoire national d'astronomie du Japon mettront également en place plusieurs stations pour étudier l'éclipse. L'équipe de Yoichiro Hanaoka effectuera des observations de la couronne près de la surface, une région non visible par les observatoires spatiaux comme l'Observatoire solaire et héliosphérique de la NASA (SOHO) et l'Observatoire des relations terrestres solaires (STEREO). En combinant les images au sol avec celles obtenues depuis l'espace, Hanaoka et ses collègues pourront construire une image complète de la couronne.
L'équipe d'Hanaoka ne sera pas entièrement composée de professionnels.
"Nous allons collaborer avec des observateurs amateurs, largement répartis le long du trajet de l'éclipse totale au Chili et en Argentine, pour organiser des observations multi-sites", a-t-il déclaré. La combinaison de toutes ces observations fournira un aperçu de l'évolution de la couronne au fil du temps. "Ce sera une grande réussite pour la science citoyenne", a déclaré Hanaoka.
Un projet polarisant
Le champ magnétique de la couronne et ses structures jouent un rôle fondamental dans la météo spatiale. La mesure de l'orientation du champ magnétique solaire peut aider à prédire ce qui motive les événements météorologiques spatiaux comme les CME. Mais des mesures fiables du champ magnétique restent un défi.
Pour mesurer le champ magnétique du soleil, les scientifiques doivent mesurer la polarisation de la lumière provenant du soleil. Comme les lunettes de soleil polarisées, les polariseurs des télescopes solaires filtrent la lumière qui ne correspond pas à leur orientation.
"En faisant tourner ces polariseurs, nous pouvons reconstituer la forme du champ magnétique sur le soleil", explique Paul Bryans, chercheur à l'University Corporation for Atmospheric Research, qui dirigera le projet d'étude du champ magnétique du soleil. "Cela nous aidera à comprendre quels types de configurations de champ magnétique peuvent conduire à des événements éruptifs", a-t-il déclaré.
De retour sur Terre
Alors que les quatre premières équipes NSF tourneront leurs yeux vers le soleil, la cinquième gardera la vue fermement sur Terre. Dirigée par Miquel Serra-Ricart, chercheur à l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en Espagne, l'équipe étudiera les changements de température de l'atmosphère terrestre, en particulier de l'ionosphère - la couche supérieure qui se trouve à environ 50 à 600 miles ( 80 à 1000 kilomètres) au-dessus de la surface de la Terre - alors que l'ombre de la lune se déplace sur l'observatoire.
"Une éclipse solaire totale produit une large zone ronde d'obscurité et une lumière du soleil considérablement réduite qui traverse l'atmosphère terrestre dans un chemin relativement étroit pendant la journée", a déclaré Serra-Ricart. "Son effet sur l'intensité du rayonnement solaire est remarquablement similaire à ce qui se passe au lever et au coucher du soleil et il crée des changements dans l'atmosphère terrestre que nous voulons mesurer."
L'équipe suivra combien et à quelle vitesse la température baisse dans l'ombre lorsque la Terre est complètement recouverte par le soleil. Ils suivront également les changements dans l'ionosphère pour mieux comprendre son impact sur la réception radio longue distance de nuit.
Bien que l'ombre de la lune produise une brève ionosphère nocturne, elle diffère de l'atmosphère ordinaire du soir.
"L'ombre de la lune est relativement petite sur la Terre et se déplace à des vitesses supersoniques. Elle produira probablement des effets intéressants qui pourraient être détectables sur les radios ordinaires ou les petits récepteurs", a déclaré Serra-Ricart.
Ce ne sera pas la première fois que l'ionosphère est étudiée lors d'une éclipse. Au cours de l'éclipse de 1999 sur le Royaume-Uni, les scientifiques ont encouragé les gens à utiliser une radio pour suivre les changements dans la haute atmosphère. Des citoyens citoyens se sont branchés sur une station de radio en Espagne détectable au Royaume-Uni pour déterminer à quelle distance les ondes radio se sont déplacées pendant l'éclipse.
"Bien que les effets ionosphériques des éclipses solaires soient étudiés depuis plus de 50 ans, de nombreuses questions restent sans réponse. Nous savons à peu près comment cela se produit, mais pas précisément. L'éclipse donnera aux chercheurs une chance d'examiner le processus de charge et de décharge en presque temps réel. "
Note de l'éditeur: Si vous prenez une photo étonnante du Éclipse solaire totale du 2 juillet 2019 et je voudrais le partager avec les lecteurs de Space.com, envoyer vos photos, commentaires, et votre nom et emplacement à [email protected].
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