Zaćmienia, które spowodują mrok w Hiszpanii, rzucą światło na tajemnice korony słonecznej.

Danilo Torres kieruje swój telefon komórkowy na horyzont na równinie w środku Kastylii i León. Na ekranie aplikacja rzeczywistości rozszerzonej pokazuje mu, jak wysoko będzie słońce 12 sierpnia 2026 roku o 20:29. Pierwsze z wielkich zaćmień, które będzie można zobaczyć w Hiszpanii w ciągu najbliższych dwóch lat, nastąpi późnym popołudniem. W sierpniu zachód słońca nastąpi prawie godzinę później, ale Torres obawia się, że słońce będzie bardzo nisko — w wielu miejscach na pasie całkowitego zaćmienia, mniej niż 10 stopni nad horyzontem — i dom lub drzewo mogłyby utrudnić obserwację. Jednak patrząc na ekran, z zadowoleniem zauważa, że ​​krajobraz przed nim będzie całkowicie czysty .

„Zobaczyłem to miejsce w internecie ponad rok temu i przeczuwałem, że może się przydać, ale wciąż musieliśmy sprawdzić widoczność podczas zaćmienia” – wyjaśnia, nie kryjąc entuzjazmu dla lokalizacji, która skądinąd idealnie nadaje się na centrum operacyjne. To wiejski dom w małej wiosce Padilla de Abajo w Burgos, z wystarczającą ilością miejsca, aby rozstawić namioty obserwacyjne i pomieścić kilkunastu naukowców. W domu znajduje się również basen, co Torres wie, że naukowcy docenią, stawiając czoła kastylijskiemu letniemu upałowi .

Chilijczyk Danilo Torres jest kierownikiem ds. logistyki w Solar Wind Sherpas , międzynarodowej grupie naukowców, która podróżuje po świecie, aby obserwować całkowite zaćmienia. Dołącza do niego w Padilla de Abajo profesor Shadia Habbal , badaczka z Uniwersytetu Hawajskiego i liderka grupy. Jej wizyta w Hiszpanii ma na celu przygotowanie gruntu pod obserwację całkowitych zaćmień w latach 2026 i 2027 , które będą widoczne z Hiszpanii. W ciągu najbliższych kilku dni odwiedzą oni potencjalne lokalizacje, porozmawiają z burmistrzami i innymi przedstawicielami władz oraz postarają się dopiąć wszystko na ostatni guzik, aby nic nie pozostało dziełem przypadku.

Jednak bez względu na ich skrupulatność, są rzeczy, na które nie mają wpływu. „Spośród ponad 20 ekspedycji, które przeprowadziliśmy od 1995 roku, około 40% zostało udaremnionych przez chmury” – mówi Habbal. Ten syryjsko-amerykański badacz jest ekspertem w badaniu korony, najbardziej zewnętrznej warstwy Słońca. W normalnych warunkach nie jest ona widoczna z Ziemi, ponieważ środek Słońca jest bardzo jasny, przesłaniając to, co dzieje się na jego krawędziach. Jednak podczas całkowitych zaćmień Księżyc blokuje promienie tarczy słonecznej, a korona wyłania się jako tajemnicza, świetlista aureola.

Łańcuchowe tajemnice

Korona, znana od wieków, zaczęła być badana bardziej szczegółowo w XVIII wieku, wraz z pierwszymi ekspedycjami astronomicznymi podczas zaćmień. I choć od tego czasu poczyniono znaczne postępy w jej poznaniu, pozostaje ona najbardziej nieznanym obszarem Słońca.

Nazwę nadał mu hiszpański astronom, José Joaquín de Ferrer .Uczynił to po całkowitym zaćmieniu Słońca w 1806 roku, które obserwował z Kinderhook, małego miasteczka nad brzegiem rzeki Hudson w stanie Nowy Jork. Zapożyczył termin „corona” z łaciny, gdzie ma on to samo znaczenie co w języku hiszpańskim i odnosi się do wieńca lub innego okrągłego przedmiotu noszonego na głowie.

Kilka dekad później rozwój spektrometrii pogłębił naszą wiedzę o koronie. Rozkładając promieniowanie na jego różne składniki, spektrometr dostarcza informacji o strukturze chemicznej gwiazd. Każdy pierwiastek, taki jak wodór czy tlen, generuje specyficzne sygnały, osiągając szczyty przy określonych długościach fal, co pozwala nam wnioskować, czym jest. Jednak badając koronę, astronomowie napotkali niespodziankę.

W 1869 roku, po całkowitym zaćmieniu widocznym z Ameryki Północnej , Charles Young i inni astronomowie niezależnie zaobserwowali tajemniczą linię widmową, która nie odpowiadała żadnemu znanemu pierwiastkowi. Zasugerowano, że korona musi zawierać pierwiastek chemiczny nieznany na Ziemi, nazwany koronium. Chociaż później okazało się to błędne, hipoteza ta nie była bezpodstawna. Mniej więcej w tym samym czasie, inna nieznana linia widmowa ostatecznie doprowadziła do odkrycia helu.

Tajemnica koronium trwała do 1941 roku, kiedy to prace Niemca Waltera Grotriana i Szweda Bengta Edléna wykazały, że nieznany pierwiastek to nic innego jak żelazo. Żelazo jednak w dość nietypowych warunkach.

W koronie słonecznej atomy żelaza wydają się pozbawione połowy swoich elektronów. Jest to tak mało prawdopodobna forma na Ziemi, że do tej pory uważano ją za „przejście zabronione ”. Ponieważ usunięcie 13 elektronów z atomu żelaza wymaga temperatur rzędu miliona stopni Celsjusza. Te ekstremalnie wysokie temperatury występują w centrum Słońca, ale już wtedy wiadomo było, że powierzchnia Słońca jest znacznie zimniejsza, osiągając temperaturę około 5500 stopni Celsjusza. Zatem rozwiązanie zagadki koronium otworzyło nowe pytanie: jak korona może być tak gorąca, skoro temperatura na powierzchni Słońca jest setki razy niższa? Do dziś pytanie to pozostaje otwarte.

„Ogrzewanie koronalne to święty Graal fizyki słonecznej” – mówi José Carlos del Toro Iniesta , profesor badawczy CSIC w Instytucie Astronomii Andaluzji. ​​Del Toro wyjaśnia, że ​​musi istnieć mechanizm, który przenosi energię z dolnych warstw Słońca do korony, ale szczegóły dotyczące tego, jak dokładnie to się dzieje, nie są do końca jasne.

Od zorzy polarnej do satelitów Starlink

Na pierwszy rzut oka można by pomyśleć, że to, co dzieje się w koronie słonecznej, ma niewielki związek z życiem na Ziemi. Nic bardziej mylnego. Del Toro podsumowuje to jednym zdaniem: „Żyjemy w atmosferze Słońca”.

Słońce składa się z plazmy, rodzaju gazu o wysokiej temperaturze, w którym pierwiastki są zjonizowane, czyli występują w postaci naładowanych elektrycznie atomów i wolnych elektronów. W koronie, wysokie temperatury powodują, że część tej plazmy jest stale uwalniana w przestrzeń kosmiczną w postaci wiatru słonecznego . Czasami plazma jest wyrzucana gwałtowniej, w tzw. koronalnych wyrzutach masy.

Plazma ta dociera do naszej planety, gdzie oddziałuje z polem magnetycznym otaczającym Ziemię, powodując zaburzenia, takie jak zorza polarna i południowe światła, widoczne z obszarów polarnych. Czasami jednak aktywność koronalna może mieć znacznie bardziej dramatyczne konsekwencje.

Na przykład, w 1859 roku burza magnetyczna wywołana koronalnym wyrzutem masy wywołała zorze polarne widoczne na połowie globu oraz spowodowała pożary i przerwy w dostawach prądu w stacjach telegraficznych. Uważa się, że gdyby taka burza wystąpiła dzisiaj, skutki byłyby znacznie bardziej dramatyczne ze względu na nasze silne uzależnienie od elektryczności i wielu technologii elektronicznych wykraczających poza telekomunikację. Burze magnetyczne mogą indukować bardzo intensywne prądy elektryczne, uszkadzając infrastrukturę i powodując przerwy w dostawie prądu. Zdarzyło się to już w 1989 roku, kiedy to zdarzenie tego typu spowodowało dziewięciogodzinną przerwę w dostawie prądu w kanadyjskiej prowincji Quebec.

Satelity są również wrażliwe na te zakłócenia, które mogą wpływać na systemy komunikacyjne i nawigacyjne. Najnowsze artykuły naukowe ostrzegają, że aktywność geomagnetyczna Słońca przyspiesza powrót satelitów Starlink do atmosfery, skracając ich czas przebywania na orbicie.

Tylko podczas całkowitego zaćmienia

Dlatego badanie korony słonecznej jest tak ważne. I chociaż eksploracja kosmosu doprowadziła do znacznego postępu w ostatnich dekadach, obserwacja zaćmień pozostaje niezastąpionym narzędziem.

„Informacje o koronie możemy uzyskać jedynie poprzez obserwację całkowitych zaćmień” – wyjaśnia Habbal, pokazując obraz korony uzyskany z satelity SOHO za pomocą koronografu. Za pomocą tego instrumentu, który blokuje światło słoneczne, można uzyskać obrazy korony bez zaćmienia. Jednak sam koronograf przesłania to, co dzieje się w obszarach najbliższych koronie, tracąc cenne informacje.

Co więcej, pomimo problemów logistycznych związanych z transportem naukowców i ich sprzętu na całym świecie, obserwacja zaćmienia jest o wiele bardziej ekonomiczną alternatywą niż wysyłanie sprzętu w kosmos.

Chociaż Danilo Torres może mieć teraz wątpliwości, próbując potwierdzić rezerwację domku, właścicielka musiała zauważyć jego entuzjazm i waha się przed sfinalizowaniem transakcji. „Powiedziała, że ​​da nam znać” – śmieje się Torres. „Podejrzewamy, że najpierw chce się czegoś dowiedzieć. Mamy nadzieję, że cena będzie rozsądna”.