4月 24, 2024

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音響ロケットと高高度航空機で日食を追う

音響ロケットと高高度航空機で日食を追う

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CNN

日食は畏敬の念を呼び起こし、驚くべき天体現象を観察するために人々を集めますが、これらの宇宙的出来事は科学者が太陽系の秘密を明らかにすることも可能にします。

間に 皆既日食 4月8日のとき、 月は一時的に太陽の顔を隠します 何百万もの人々の目から見て メキシコ、米国、カナダ、ゴールデンオーブに関する最大の未解決の問題のいくつかをよりよく理解するために、複数の実験が行われます。

NASAは、観測ロケットとWB-57航空機を高高度に打ち上げて、日食中にのみ達成できる太陽と地球の側面の研究を実施する予定です。 これらの取り組みは、月が太陽光を一時的に遮断したときに貴重なデータや観測を収集しようとする試みの長い歴史の一部です。

ビル・スタッフォード/NASA

NASA の WB-57 高高度研究機はそれぞれ 1 人のパイロットによって操縦され、後部座席には計器専門家が座っています。

おそらく、日食に関連した最も有名な科学的マイルストーンの 1 つは、皆既日食がその発生の証拠を提供した 1919 年 5 月 29 日に発生しました。 アルバート・アインシュタインの一般相対性理論によると、これは 1916 年に科学者によって初めて体系的に説明されました。 NASA

アインシュタインは、重力は時間と空間の歪みの結果であり、宇宙の構造そのものを歪ませるものであると示唆しました。 たとえば、アインシュタインは、太陽のような大きな物体の重力の影響により、星などの別の物体からの光がほぼ背後に偏向され、その物体が地球の視点からわずかに遠くに見える可能性があると示唆しました。 1919年の日食中にイギリスの天文学者アーサー・エディントン卿が率いたブラジルと西アフリカからの科学的星空観測隊は、一部の星が実際には間違った場所に現れていることを明らかにし、アインシュタインの理論を裏付けた。

この発見は、日食に関して学んだ多くの科学的教訓の 1 つにすぎません。

間に 2017年に米国を横断した日食NASA や他の宇宙機関は、11 種類の宇宙船と 2 機の高高度航空機を使用して観測を実施しました。

この日食中に収集されたデータは、科学者が 2019 年と 2021 年の日食中にコロナ、つまり太陽の熱い外気がどう見えるかを正確に予測するのに役立ちました。 灼熱の気温にもかかわらず、コロナは太陽の明るい表面よりも見た目は暗いですが、月が太陽光の大部分を遮る日食中に太陽の周りにハローとして現れるため、研究が容易になります。

なぜコロナが太陽の実際の表面より数百万度も熱いのかは、私たちの星に関する永遠の謎の1つです。 2021年の研究では、太陽の活動が11年周期で盛衰しているにもかかわらず、コロナが一定の温度を維持していることを示す新たな手がかりがいくつか明らかになった。 アメリカの「スペース」ウェブサイトによると、これらの結果は10年以上にわたる日食観測のおかげで可能になったという。 NASA

前回の日食では太陽は静かでしたが、太陽の活動はピークに達します。 太陽極大期と呼ばれる今年は科学者に貴重な機会が与えられました。

4月8日の日食の時、 市民科学者 そして 研究者のチームは新しい発見をすることができます それはおそらく、私たちの宇宙の一角についての私たちの理解をさらに深めることになるでしょう。

日食中に太陽を観察することは、科学者が太陽物質が太陽からどのように流れるかをより深く理解するのにも役立ちます。 プラズマとして知られる荷電粒子は、電離層と呼ばれる地球の大気の上層と相互作用する宇宙天気を作り出します。 この領域は、地球の下層大気と宇宙との境界として機能します。

アリソン・スタンシル/NASA

日食を研究するため、4月8日にNASAのワロップス飛行施設から3機の観測ロケットが打ち上げられる。

太陽極大期に太陽によって放出される活発な太陽活動は、国際宇宙ステーションや通信インフラに干渉する可能性があります。 多くの低軌道衛星は電離層で電波を運用しているため、動的な宇宙天気が GPS や長距離無線通信に影響を及ぼします。

日食中の電離層を研究する実験には、高高度気球や、と呼ばれる市民科学の取り組みが含まれます。 アマチュア無線家の参加。 さまざまな場所にいるオペレーターは、信号の強度と日食中に信号が移動した距離を記録し、電離層の変化が信号にどのような影響を与えるかを確認します。 研究者らはこの実験を、月が太陽光を完全に遮らなかった2023年10月の金環日食中にも実施しており、データは現在も分析中である。

繰り返し行われた別の実験では、 3発の音響ミサイルが発射される それぞれ、バージニア州にあるNASAのワロップス飛行施設から、日食の前、日食中、そして日食後に、太陽光の突然の消失が地球の上層大気にどのような影響を与えるかを測定した。

フロリダ州デイトナビーチにあるエンブリー・リドル航空大学の工学物理学教授であるアロー・バルジャティア氏は、日食経路の周囲の大気乱流と呼ばれる実験を主導しており、この実験は10月の金環日食中に初めて実施された。

各ロケットは、炭酸飲料のボトルほどの大きさの科学機器 4 台を全体の軌道内に発射し、地表から約 55 ~ 310 マイル (90 ~ 500 キロメートル) の高度で電離層の温度、粒子密度、電界と磁場の変化を測定します。

「電離層を理解し、擾乱を予測するのに役立つモデルを開発することは、ますます通信に依存する世界がスムーズに運営されるようにするために重要です」とバルジャティヤ氏は声明で述べた。

観測ロケットは飛行中に最高高度 260 マイル (420 キロメートル) に達します。

2023 年の金環日食の間、ロケットに搭載された計器が電離層の急激で瞬間的な変化を測定しました。

「2発目と3発目のロケットでは無線通信に影響を与える可能性のある妨害が確認されたが、局地食のピーク前だった1発目のロケットでは確認されなかった」とバルジャティヤ氏は語った。 「皆既日食中に再打ち上げして、擾乱が同じ高度で始まるかどうか、またその規模と規模が同じままであるかどうかを確認できることを非常に楽しみにしています。」

WB-57として知られるNASAの高高度研究機で3つの異なる実験が飛行する。

NASAの航空科学プログラムマネージャーのピーター・レイショック氏によると、WB-57は9,000ポンド(4,082kg)近くの科学機器を地表から60,000~65,000フィート(18,288~19,812メートル)まで運ぶことができるという。 。 ヒューストンのジョンソン宇宙センターにおける WB-57 高高度研究プログラム。

アミール・カスピ/NASA提供

WB-57 航空機は、地球の大気圏の大部分の上空に計器を飛行させることができ、乱気流を軽減し、日食中に撮影される画像の品質を向上させます。

WB-57 航空機を使用する利点は、パイロットと機器オペレーターがメキシコと米国にまたがる皆既飛行経路内で給油なしで雲の上を約 6 時間半飛行でき、遮るもののない継続的な観察が可能になることです。 飛行機の飛行経路は、計器が地球上にいるよりも長い期間、月の影の中にいることを意味します。 レイショック氏は、地球上での皆既日食の4分間は、船上での皆既日食の6分間に相当すると述べた。

ある実験では、イオノゾンデと呼ばれる機器を使用して電離層にも焦点を当てます。この機器は、高周波無線信号を送信し、電離層で反射するエコーを聞いて、電離層に含まれる荷電粒子の数を測定することでレーダーのように機能します。

残りの 2 つの実験はコロナに焦点を当てます。 あるプロジェクトでは、カメラと分光計を使用して、コロナの温度と化学組成についての詳細を明らかにするとともに、コロナ質量放出として知られる太陽からの太陽物質の大規模爆発に関するデータを取得する予定です。

アミール・カスピ/NASA提供

飛行機には特殊な科学機器を搭載できる特殊な機首があります。

コロラド州ボルダーにあるサウスウエスト研究所の主任科学者アミール・カスピ氏が主導する別のプロジェクトは、地球内部の構造や詳細を監視することを目的として、地表上空5万フィート(1万5240メートル)から日食の画像を撮影することを目的としている。 中段と下段の花輪。 この実験では、可視光と赤外光で画像を撮影できる高速、高解像度のカメラを使用して、太陽のまぶしさの中で周回する小惑星の探索も行われます。

「赤外線では、実際に何が見えるのかは分かりません。それが、この珍しい観測の謎の一部です」とカスピ氏は言う。 「それぞれの日食は、前回の日食で学んだことを活かしてパズルの新しいピースを解き、物事をさらに発展させる新たな機会を与えてくれます。」

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