(Predictive Science Inc/NASA Goddard, Joy Ng) Am 21. August letzten Jahres blieben die USA stehen, um das zu beobachten unglaublich seltene Ausrichtung von der Mond gleitet vor der Sonne und blockiert ihre Strahlen vollständig.
Aber für ein Team von Wissenschaftlern war die Vorfreude auf diese totale Sonnenfinsternis vielleicht noch größer, als sie darauf warteten, die Formen in der Sonne zu sehen Aura aus Plasma hinter dem Mond hervorflackernd.
Dies nennt man Korona, und eine Woche zuvor hatten Wissenschaftler des privaten Forschungsunternehmens Predictive Science Inc. ein sorgfältig konstruiertes Modell veröffentlicht, wie es ihrer Meinung nach aussehen würde.
„Während man auf die Totalität wartet, weiß man genau, was man vorhergesagt hat und was man erwartet.“ sagte Zoran Mikić, rechnergestützter Plasmaphysiker von Predictive Science .
„Weil man so viel mit dem Modell arbeitet und die Vorhersage so oft sieht, hat sie sich ins Gehirn eingebrannt.“ „Es gibt große Ängste, denn wenn man völlig falsch liegt, ist es ein bisschen peinlich.“
Seit 1994 leitet das Team von Predictive Sciences ein Dutzend anderer solcher Vorhersagen , verfeinern ihre Technik und erhalten Zugang zu immer besserer Technologie. Dennoch ist die genaue Modellierung der Sonnenkorona keine leichte Aufgabe.
Aber es lohnt sich. Die Korona ist viel schwächer als das unglaublich helle Licht der Sonne, sodass ihre tiefsten Schichten nur während einer totalen Sonnenfinsternis aufgelöst werden können – wenn der Mond den größten Teil des Sonnenlichts blockiert. Zu diesem Zweck stapeln Astronomen normalerweise Dutzende Fotos der Region, um die komplexen Details der Korona sichtbar zu machen.
Gestapelte Fotos der Sonnenkorona. (Miloslav Druckmüller, Peter Aniol, Shadia Habbal)
Diese Details werden durch das sich ständig ändernde Magnetfeld der Sonne erzeugt auch verantwortlich für die Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfe, die dazu führen können Sonnenstürme hier auf der Erde . Diese gewaltigen Stürme geladener Teilchen können Kommunikations- und Navigationssysteme stören und sogar ausfallen Stromnetze .
Daher wäre die Vorhersage des Weltraumwetters mithilfe der Sonnenkorona ein ziemlich leistungsfähiges Werkzeug. Da wir jedoch nur bei totalen Sonnenfinsternissen die komplexe innere Korona sehen können, können Wissenschaftler ihre Modellierungswerkzeuge nur dann mit der Realität vergleichen, um die Genauigkeit zu beurteilen.
Die Simulation, die Predictive Science für die Sonnenfinsternis im August 2017 durchführte, war ihre bisher komplizierteste. Tausende Prozessoren auf mehreren Supercomputern benötigten zwei Tage Echtzeit, um jede Simulation zu berechnen.
Die von ihnen verwendeten Daten bestanden aus Magnetfeldbeobachtungen und Beobachtungen der Sonnenprominenz vom Solar Dynamics Observatory der NASA.
Da sich die Sonne alle 27 Tage einmal dreht und sich ihr Magnetfeld ständig ändert, gibt es eine zeitliche Begrenzung, wie weit diese Simulation im Voraus durchgeführt werden kann.
Wenn die Wissenschaftler ihre Simulation zu früh durchführen, sind die Daten zum Zeitpunkt der Sonnenfinsternis veraltet. Sie muss also innerhalb von etwa 10 Tagen vor der geplanten Sonnenfinsternis durchgeführt werden.
In ihren Simulationen fügte das Team etwas Neues hinzu: Berechnungen zur koronalen Erwärmung. Astronomen wissen immer noch nicht, warum die Korona so viel heißer ist als die innere Photosphäre 5.800 Kelvin, also zwischen 1 und 3 Millionen Kelvin.
Eine Theorie besagt, dass elektromagnetische Wellen genannt werden Alfvén winkt Die sich nach außen ausbreitenden Wellen sind für die Erwärmung verantwortlich, daher hat das Team Alfvén-Wellendaten einbezogen.
(Predictive Science Inc.)
Die Vorhersage, die sie erstellt haben, sieht den Fotos der Sonnenfinsternis verblüffend ähnlich. Es ist nicht so detailliert und es fehlen viele der feineren Strukturen, aber es enthält die drei riesigen, blütenblattförmigen „Helm“-Luftschlangen an der richtigen Stelle.
„In gewisser Weise zeigt uns die Leistung des Modells, dass das neue Heizmodell in die richtige Richtung geht.“ Sagte Mikić . „Es zeigt auf jeden Fall verbesserte Ergebnisse.“ Wir sollten es weiter verfolgen und verfeinern.'
Sie haben einen dünnen Strahl auf der oberen rechten Seite der Sonne übersehen, weil sich das Magnetfeld während der Datenerfassung verändert hat und das Solar Dynamics Observatory im Orbit um die Erde nur die uns zugewandte Seite der Sonne beobachten kann. Wir können nicht sehen, was auf der anderen Seite passiert.
Daran dürfte sich so schnell nichts ändern. Aber wir könnten bald ein tieferes Verständnis der Dynamik innerhalb der Korona erlangen. Die Anfang dieses Monats gestartete Parker Solar Probe der NASA wird in die äußere Korona der Sonne fliegen, um umfassendere Daten als je zuvor zu sammeln.
Es ist für sein erstes Perihel im Jahr fällig November dieses Jahres .
In der Zwischenzeit werden Mikić und sein Team ihre Ergebnisse nutzen, um ihre Techniken vor der nächsten totalen Sonnenfinsternis zu verfeinern 2. Juli 2019 .
Die Forschung des Teams wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Naturastronomie .