科學家分享美國國家航空航天局日食實驗的早期結果 _科學

2024年4月8日，日全食席卷了從墨西哥太平洋海岸到加拿大紐芬蘭大西洋海岸的北美大陸狹窄地區。這張照片拍攝于德克薩斯州達拉斯。來源：美國國家航空航天局/基根·巴伯
據美國國家航空航天局（Vanessa Thomas）：2024年4月8日，日全食席卷北美，從墨西哥西海岸穿過美國，進入加拿大東北部。對于日食，美國宇航局幫助資助了許多研究項目，并呼吁公民科學家支持美國宇航局的目標，即了解我們的家園星球如何受到太陽的影響，包括我們的恒星如何與地球大氣層相互作用并影響無線電通信。
在12月10日星期二的新聞發布會上，參加在華盛頓特區舉行的美國地球物理聯合會年會的科學家們報告了其中一些日食實驗的早期結果。
美國國家航空航天局華盛頓總部日食項目經理Kelly Korreck說：“科學家和數萬名志愿者觀察員駐扎在月球的陰影中。” ?！八麄兊呐κ翘栁锢韺W大年的重要組成部分——幫助我們更多地了解太陽，以及當我們的恒星的光線暫時消失時，它是如何影響地球大氣層的 ?！?br>日冕的變化
4月8日，公民CATE 2024（美洲大陸伸縮日食）項目駐扎了來自德克薩斯州到緬因州當地社區的35個觀測小組，以捕捉日全食期間太陽外層大氣或日冕的圖像。他們的目標是觀察當日全食席卷整個大陸時，日冕是如何變化的。
12月10日，科羅拉多州博爾德市西南研究所的CATE項目經理Sarah Kovac報告說，雖然一些團隊受到云層的阻礙，但大多數團隊成功觀測到了日全食——總共收集了47000多張圖像。
Kovac分享了根據這些圖像創作的電影的第一個剪輯。該項目仍在將所有圖像拼接成最后一部時長一小時的電影，稍后上映。
Kovac說：“CATE 2024的美妙之處在于，我們將尖端的專業科學與各行各業的社區參與者融為一體。” ?！懊總€參與者的奉獻精神使這個項目成為可能 ?！?br>與此同時，在離地面5萬英尺的高空，兩架美國國家航空航天局WB-57飛機在穿越大陸時追逐日食陰影，在云層上方進行觀測，并將它們的總時間延長到大約6分20秒。
上面有多個研究小組為研究日冕而建造的相機和光譜儀（分析不同波長光的儀器）。

這張日全食圖像是2024年4月8日美國國家航空航天局WB-57飛機上安裝的相機拍攝的30張50毫秒曝光的組合。它被捕獲在被稱為Fe XIV的電離鐵原子發出的波長的光中。這種發射突出了特定溫度（約320萬華氏度）下的帶電氣體，稱為等離子體，通常會在日冕中顯示出拱形結構。圖像：B.賈斯滕、O.梅爾、M.賈斯滕、S.哈巴爾和M.德魯克穆勒
12月10日，夏威夷大學的Shadia Habbal領導了其中一個團隊，他報告說，盡管有一個挑戰，他們的儀器還是收集了有價值的數據。他們安裝在飛機機翼上的相機經歷了意想不到的振動，導致一些圖像略微模糊。
然而，所有的相機都捕捉到了日冕的詳細圖像，位于飛機機頭的光譜儀沒有受到影響。結果非常成功，科學家們已經計劃在飛機上再次進行類似的實驗。
Habbal說：“WB-57是一個觀測日食的卓越平臺，我們將在未來的日食中利用它 ?！?。
影響大氣
4月8日，業余或“業余”無線電操作員在日食之前、期間和之后相互發送和接收信號，作為業余無線電科學公民調查（HamSCI）日食電離層科學節的一部分。超過6350名業余無線電操作員生成了超過5200萬個數據點，以觀察日全食期間突然失去的陽光如何影響他們的無線電信號和電離層，電離層是地球高層大氣的一個帶電區域。

凱斯西儲大學的學生在2024年日全食期間操作收音機。圖像：HamSCI/Case西儲大學
總體路徑內外的無線電通信在某些頻率（1-7MHz）有所改善，表明電離層吸收減少。在更高的頻率（10 MHz及以上）下，通信惡化。
使用另一種技術從電離層反射高頻無線電波（3-30MHz）的結果表明，電離層在日食期間高度上升，然后下降到正常高度。
賓夕法尼亞州斯克蘭頓大學教授、HamSCI負責人納撒尼爾·弗里塞爾說：“該項目將業余無線電操作員帶入了科學界 ?！??！八麄儗に嚨姆瞰I使這項研究成為可能 ?！?br>同樣在觀察大氣層的同時，全國日食氣球項目組織了美國各地的學生團體，在2024年4月和2023年10月的日食期間，將氣球發射到月球的陰影中。研究小組使用天氣傳感器和其他儀器來研究大氣對寒冷黑暗陰影的反應。

2024年4月8日，作為全國日食氣球項目的一部分，弗吉尼亞理工大學氣球上的相機捕捉到了日食的陰影。圖像：全國Eclipse氣球項目/弗吉尼亞理工大學
這項由800多名學生進行的研究證實，日食會在地球大氣層中產生漣漪，稱為大氣重力波。正如湖水受到擾動時會在湖中形成波浪一樣，當空氣受到擾動時，這些波浪也會在大氣中形成。該項目由博茲曼蒙大拿州立大學的Angela Des Jardins領導，也證實了這些波在之前的日食中的存在 ?？茖W家們認為，這些波動的觸發因素是對流層頂的“打嗝”，對流層頂是地球大氣層中的一層，類似于日落時觀察到的大氣效應。
美國國家航空航天局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心的團隊科學專家和大氣科學家龔潔說：“在項目之前，一半的團隊幾乎沒有乘坐氣球的經驗。” 。“但他們的辛勤工作和研究對這一發現至關重要。”
作者：Abbey Interrante和凡妮莎·托馬斯美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心，馬里蘭州格林貝爾特。