(CNN) — Les éclipses inspirent l’émerveillement et rassemblent les gens pour observer un phénomène céleste époustouflant, mais ces événements cosmiques permettent également aux scientifiques de percer les mystères du système solaire.
Lors de l’éclipse solaire totale du 8 avril, lorsque la Lune masquera temporairement la face du Soleil à la vue de millions de personnes au Mexique, aux États-Unis et au Canada, de multiples expériences seront en cours pour mieux comprendre certaines des plus grandes questions non résolues sur l’étoile dorée. orbe.
La NASA lancera des fusées-sondes et des avions à haute altitude WB-57 pour mener des recherches sur des aspects du Soleil et de la Terre qui ne sont possibles que lors d’une éclipse. Ces efforts font partie d’une longue histoire de tentatives visant à recueillir des données et des observations inestimables lorsque la lune bloque temporairement la lumière du soleil.
L’une des étapes scientifiques les plus célèbres liées à une éclipse s’est peut-être produite le 29 mai 1919, lorsqu’une éclipse solaire totale a fourni la preuve de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, que le scientifique a décrite pour la première fois systématiquement en 1916, selon la NASA.
Einstein avait suggéré que la gravité était le résultat de la déformation du temps et de l’espace, déformant ainsi la structure même de l’univers. À titre d’exemple, Einstein a proposé que l’influence gravitationnelle d’un grand objet comme le soleil pourrait dévier la lumière émise par un autre objet, comme une étoile située pratiquement derrière lui, faisant apparaître l’objet un peu plus loin du point de vue de la Terre. Une expédition scientifique visant à observer les étoiles du Brésil et d’Afrique de l’Ouest, dirigée par l’astronome anglais Sir Arthur Eddington lors de l’éclipse de 1919, a révélé que certaines étoiles semblaient effectivement être au mauvais endroit, validant ainsi la théorie d’Einstein.
Cette découverte n’est qu’une des nombreuses leçons scientifiques tirées des éclipses.
Lors de l’éclipse de 2017 qui a traversé les États-Unis, la NASA et d’autres agences spatiales ont effectué des observations à l’aide de 11 vaisseaux spatiaux différents et de deux avions à haute altitude.
Les données recueillies lors de cette éclipse ont aidé les scientifiques à prédire avec précision à quoi ressemblerait la couronne, ou l’atmosphère extérieure chaude du soleil, lors des éclipses de 2019 et 2021. Malgré ses températures fulgurantes, la couronne est d’apparence plus pâle que la surface brillante du soleil, mais elle apparaît comme un halo autour du soleil lors d’une éclipse lorsque la majeure partie de la lumière du soleil est bloquée par la lune, ce qui facilite son étude.
La raison pour laquelle la couronne est des millions de degrés plus chaude que la surface réelle du soleil est l’un des mystères persistants de notre étoile. Une étude de 2021 a révélé de nouveaux indices, montrant que la couronne maintient une température constante, malgré le fait que le soleil connaît un cycle de 11 ans d’activité décroissante et croissante. Ces découvertes ont été possibles grâce à plus d’une décennie d’observations d’éclipses, selon la NASA.
Bien que calme lors des éclipses précédentes, le soleil atteint cette année le pic de son activité, appelé maximum solaire, offrant aux scientifiques une rare opportunité.
Et lors de l’éclipse du 8 avril, les scientifiques citoyens et les équipes de chercheurs pourraient faire de nouvelles découvertes susceptibles de faire progresser notre compréhension de notre coin de l’univers.
Envoyer des fusées vers une éclipse
L’observation du soleil pendant les éclipses aide également les scientifiques à mieux comprendre comment la matière solaire s’écoule du soleil. Les particules chargées connues sous le nom de plasma créent une météo spatiale qui interagit avec une couche supérieure de l’atmosphère terrestre, appelée l’ionosphère. La région constitue une frontière entre la basse atmosphère terrestre et l’espace.
L’activité solaire énergétique libérée par le soleil pendant le maximum solaire pourrait interférer avec la Station spatiale internationale et les infrastructures de communication. De nombreux satellites en orbite terrestre basse et des ondes radio opèrent dans l’ionosphère, ce qui signifie que la météo spatiale dynamique a un impact sur le GPS et les communications radio longue distance.
Les expériences visant à étudier l’ionosphère pendant l’éclipse comprennent des ballons à haute altitude et une initiative scientifique citoyenne qui invite la participation d’opérateurs radioamateurs. Les opérateurs situés à différents endroits enregistreront la force de leurs signaux et la distance qu’ils parcourent pendant l’éclipse pour voir comment les changements dans l’ionosphère affectent les signaux. Les chercheurs ont également mené cette expérience lors de l’éclipse annulaire d’octobre 2023, lorsque la Lune n’a pas complètement bloqué la lumière du soleil, et les données sont toujours en cours d’analyse.
Dans une autre expérience répétée, trois fusées-sondes décolleront successivement du Wallops Flight Facility de la NASA en Virginie avant, pendant et après l’éclipse pour mesurer l’impact de la disparition soudaine de la lumière solaire sur la haute atmosphère terrestre.
Aroh Barjatya, professeur d’ingénierie physique à l’Université aéronautique Embry-Riddle de Daytona Beach, en Floride, dirige l’expérience, appelée Perturbations atmosphériques autour de la trajectoire de l’éclipse, qui a été réalisée pour la première fois lors de l’éclipse solaire annulaire d’octobre.
Chaque fusée éjectera quatre instruments scientifiques de la taille d’une bouteille de soda sur la trajectoire de la totalité pour mesurer les changements de température, de densité de particules et de champs électriques et magnétiques de l’ionosphère, à environ 55 à 310 miles (90 à 500 kilomètres) au-dessus du sol.
“Comprendre l’ionosphère et développer des modèles pour nous aider à prédire les perturbations est crucial pour garantir le bon fonctionnement de notre monde de plus en plus dépendant des communications”, a déclaré Barjatya dans un communiqué.
Les fusées-sondes atteindront une altitude maximale de 260 miles (420 kilomètres) pendant le vol.
Au cours de l’éclipse annulaire de 2023, les instruments des fusées ont mesuré des changements brusques et immédiats dans l’ionosphère.
“Nous avons constaté des perturbations susceptibles d’affecter les communications radio dans les deuxième et troisième fusées, mais pas lors de la première fusée qui a eu lieu avant le pic de l’éclipse locale”, a déclaré Barjatya. “Nous sommes super excités de les relancer pendant l’éclipse totale, pour voir si les perturbations démarrent à la même altitude et si leur ampleur et leur ampleur restent les mêmes.”
Planant au-dessus des nuages
Trois expériences différentes seront réalisées à bord des avions de recherche à haute altitude de la NASA, connus sous le nom de WB-57.
Les WB-57 peuvent transporter près de 9 000 livres (4 082 kilogrammes) d’instruments scientifiques jusqu’à 60 000 à 65 000 pieds (18 288 à 19 812 mètres) au-dessus de la surface de la Terre, ce qui en fait le cheval de bataille du programme scientifique aéroporté de la NASA, a déclaré Peter Layshock, directeur du programme scientifique aéroporté de la NASA. Programme de recherche à haute altitude WB-57 au Johnson Space Center de Houston.
L’avantage de l’utilisation des WB-57 est qu’un pilote et un opérateur d’équipement peuvent voler au-dessus des nuages pendant environ 6 heures et demie sans faire le plein dans la trajectoire totale de l’éclipse couvrant le Mexique et les États-Unis, permettant une vue continue et dégagée. La trajectoire de vol des avions signifie que les instruments resteront dans l’ombre de la lune plus longtemps qu’ils ne le seraient au sol. Quatre minutes de totalité au sol équivaut plus près à six minutes de totalité dans l’avion, a déclaré Layshock.
Une expérience se concentrera également sur l’ionosphère à l’aide d’un instrument appelé ionosonde, qui agit comme un radar en envoyant des signaux radio haute fréquence et en écoutant les échos lorsqu’ils rebondissent sur l’ionosphère pour mesurer le nombre de particules chargées qu’elle contient.
Les deux autres expériences se concentreront sur la couronne. Un projet utilisera des caméras et des spectromètres pour découvrir plus de détails sur la température et la composition chimique de la couronne, ainsi que pour capturer des données sur les grandes explosions de matière solaire provenant du soleil, connues sous le nom d’éjections de masse coronale.
Un autre projet, dirigé par Amir Caspi, scientifique principal au Southwest Research Institute de Boulder, Colorado, a pour objectif de capturer des images de l’éclipse à 50 000 pieds (15 240 mètres) au-dessus de la surface de la Terre dans l’espoir d’espionner les structures et les détails de l’éclipse. couronne moyenne et inférieure. À l’aide de caméras à grande vitesse et haute résolution, capables de prendre des images en lumière visible et infrarouge, l’expérience recherchera également des astéroïdes en orbite sous l’éblouissement du soleil.
“Dans l’infrarouge, nous ne savons pas vraiment ce que nous allons voir, et cela fait partie du mystère de ces rares observations”, a déclaré Caspi. “Chaque éclipse vous donne une nouvelle opportunité de développer des choses en prenant ce que vous avez appris lors de la dernière éclipse et en résolvant une nouvelle pièce du puzzle.”
