L’Amérique du Nord aura bientôt droit à l’un des délices célestes les plus rares : une éclipse solaire totale. Le 8 avril, la lune passera devant notre étoile, projetant une ombre dévoreuse de soleil sur tout le continent, depuis la ville de Mazatlán, au Mexique, jusqu’à l’extrême est de St. John’s, à Terre-Neuve-et-Labrador. L’ombre de la lune mettra environ deux heures et demie à couvrir ce sol, transformant le jour en nuit pendant jusqu’à quatre minutes pour les millions de spectateurs sur son passage. Pourtant, ce n’est pas seulement le grand public qui attend avec impatience cet événement, la dernière éclipse solaire totale à se produire en Amérique du Nord jusqu’en 2044. Les scientifiques préparent plusieurs expériences uniques pour l’occasion, utilisant l’éclipse pour apercevoir certaines des étoiles les plus proches du soleil. secrets – et d’étudier certains de ses effets subtils sur Terre.
Cette éclipse solaire totale ayant lieu au mois d’avril, pluvieux, la couverture nuageuse pourrait être plus problématique pour les observateurs au sol que lors de la dernière éclipse solaire aux États-Unis en août 2017. Mais pour au moins un groupe d’observateurs… une équipe dirigée par Angela Des Jardins de la Montana State University – les nuages seraient les bienvenus. Il prévoit d’envoyer des centaines de ballons chargés d’instruments s’élevant jusqu’à 35 kilomètres dans les airs au fur et à mesure que l’éclipse se déroule pour suivre son impact sur l’atmosphère et la météo terrestre. À l’ombre de la lune, explique Des Jardins, la température de l’air peut soudainement chuter de plus de cinq degrés Celsius (environ 10 degrés Fahrenheit), une perturbation qui peut envoyer de vastes ondulations appelées ondes de gravité onduler à travers les couches nuageuses sous-jacentes. « Les ondes gravitationnelles sont essentiellement des ondes de pression dans l’atmosphère », dit-elle. « Ils sont importants car ils dominent réellement le mélange dans l’atmosphère et le transport de l’énergie. Il est important de les comprendre dans le contexte du changement climatique.
Sur le terrain, Trae Winter, scientifique en chef du laboratoire ARISA (Advanced Research in Inclusion & STEAM Accessibility) dans le Massachusetts, suivra quelque chose de complètement différent. Grâce à des AudioMoths de la taille d’un portefeuille, de petits appareils électroniques équipés d’un microphone qu’il envoie à des centaines de bénévoles, Winter écoutera les bruits changeants des animaux dans et autour de l’ombre de la lune. Tu peux inscrivez-vous toujours de s’impliquer dans le projet, appelé Eclipse Soundscapes. L’hiver est particulièrement friand d’entendre les grillons, qui devraient devenir plus actifs à mesure que l’obscurité tombe brièvement. « De nombreuses espèces de grillons recherchent leur partenaire au crépuscule », dit-il. « En général, nous nous attendons à une augmentation des bruits et des sons des grillons », même s’il y a toujours place aux surprises.
Bien sûr, nous sommes aussi des animaux, et Winter et ses volontaires rechercheront et écouteront également les changements dans l’activité humaine tout au long de la trajectoire de l’éclipse – qui, contrairement à la plupart des éclipses solaires totales, englobe des zones densément peuplées plutôt que des étendues reculées. océan. «C’est une opportunité scientifique unique», déclare Winter.
Alors que le soleil est masqué par la lune, l’une des caractéristiques les plus frappantes est la visibilité soudaine de la couronne solaire. Il s’agit de la région la plus externe de l’atmosphère solaire, s’étendant de sa surface jusqu’à des millions de kilomètres autour de l’étoile. Ce qui prête à confusion, c’est que la couronne peut atteindre des températures de plusieurs millions de degrés, contre une température de seulement 5 500 degrés C (10 000 degrés F) à la surface du soleil, ou photosphère. Comprendre pourquoi c’est le cas est depuis longtemps une question sans réponse en astronomie. “Nous ne savons pas quels mécanismes sont impliqués pour transférer cette énergie”, explique Adam Kobelski, astrophysicien au Marshall Space Flight Center de la NASA. Une éclipse solaire offre une occasion rare d’observer la couronne avec des détails exquis, la lune ombrageant le soleil plus profondément que tout ce que les humains peuvent créer. “Rien ne fonctionne aussi bien pour supprimer la lumière écrasante qui provient des couches profondes de la surface solaire”, explique Alexandra Tritschler de l’Observatoire solaire national.
Cette opportunité a attiré l’attention d’Amir Caspi du Southwest Research Institute, qui envisage d’en tirer parti depuis le ciel. Bien qu’il ne vole pas physiquement lui-même, il enverra une caméra infrarouge en altitude à bord d’un avion WB-57 de la NASA. Grâce à un télescope monté dans le nez de l’avion, la caméra infrarouge prendra plusieurs photos de l’éclipse, produisant des images époustouflantes de la couronne dansant autour de la lune. Lui et ses collègues ont mené la même expérience en 2017, lorsque le cycle d’activité du soleil était proche de son minimum ; cette fois, le cycle solaire approche de son maximum, ce qui signifie que les vues pourraient être encore plus spectaculaires. Un soleil plus actif, par exemple, augmente les chances pour Caspi de voir et d’étudier de près les proéminences, des gouttes géantes de plasma magnétisé qui éclatent dans la couronne depuis la surface du soleil. “À chaque éclipse solaire, la couronne solaire est différente”, explique Masha Kazachenko, astrophysicienne solaire à l’Université du Colorado à Boulder. “C’est ce qui est fascinant.”
Aux côtés de Caspi, deux engins spatiaux étudieront la couronne : la sonde solaire Parker et l’observatoire de la dynamique solaire de la NASA, ainsi que le télescope solaire Daniel K. Inouye (DKIST) à Hawaï, qui produit d’incroyables images haute résolution du soleil. DKIST ne verra qu’une éclipse partielle depuis son emplacement, mais plus important encore, il fonctionnera en tandem avec ses homologues spatiaux lorsque l’éclipse passera au-dessus de l’Amérique du Nord, offrant ainsi plusieurs angles de vision de la couronne pour compléter les observations de Caspi. Bénéficier de cette perspective améliorée constituera « une opportunité incroyable, pour la première fois, de mesurer les champs magnétiques coronaux », déclare Tritschler, scientifique du programme opérationnel du DKIST. Cela permettra aux scientifiques de comprendre comment le champ magnétique « se connecte aux parties externes et internes de la couronne ». En plus d’aider à cerner la physique complexe du réchauffement coronaire, comprendre comment le champ magnétique du soleil se propage à travers cette région mystérieuse pourrait conduire à des prévisions plus précises des explosions météorologiques spatiales à destination de la Terre.
La radioamateur sera une autre source de science sur les éclipses solaires. Nathaniel Frissell de l’Université de Scranton coordonnera une équipe de des centaines de passionnés amateurs, qui se transmettront des signaux radio pour surveiller les effets de l’éclipse sur la haute atmosphère terrestre. Partout où l’ombre de la Lune tombe, elle crée un trou dans l’ionosphère, la région ionisée de l’atmosphère située entre 80 et 1 000 km au-dessus de la surface de la planète. “Lorsque l’éclipse se produit, l’ombre bloque les rayons X et l’énergie ultraviolette du soleil”, explique Frissell. “Lorsque cela est bloqué, l’ionisation ralentit ou s’arrête.”
Habituellement, les opérateurs de radioamateur peuvent discuter sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres en faisant rebondir les ondes radio de l’ionosphère entre les récepteurs, mais la perturbation de l’ionosphère provoquée par une éclipse solaire totale peut modifier les conditions de communication. Frissell s’attend à ce que, à l’ombre de la lune, la technique inhibe les conversations radioamateurs sur des fréquences comprises entre environ 14 et 30 mégahertz, tout en améliorant les communications sur les fréquences inférieures. “L’éclipse crée une ionosphère plus faible qui déforme moins les signaux radio”, dit-il. Mais lui et son équipe mesureront les perturbations pour en être sûrs. Et ainsi, lorsqu’en avril, à travers les caprices célestes les plus étranges, la lune masque parfaitement le soleil pour assombrir la terre en contrebas et appeler les étoiles, même si la vue suscitera d’innombrables « oohs » et « aahs » de la part des foules rassemblées, car Frissell et son équipe, le point culminant de l’éclipse sera quelques instants de silence radio quasi total.
