Während der totalen Sonnenfinsternis am 8. April 2024 führten Wissenschaftler zahlreiche Experimente durch, um die Geheimnisse der Sonnenkorona zu entschlüsseln. NASA-Flugzeuge sammelten hochauflösende Bilder, während 35 Beobachtungsteams vom Boden aus Aufnahmen machten. Über 800 Schüler starteten Wetterballons, um die Auswirkungen der Finsternis auf die Atmosphäre und mögliche Gravitationswellen zu untersuchen. Zudem analysierten über 6.350 Amateurfunker die Einflüsse der Finsternis auf die Ionosphäre, wobei ein signifikanter Rückgang der Elektronendichte festgestellt wurde.
WASHINGTON, D.C. — Während der totalen Sonnenfinsternis, die am 8. April 2024 die Vereinigten Staaten erleuchtete, setzten Wissenschaftler alles daran, die Geheimnisse der Sonne zu entschlüsseln. Sie nutzten Hochflugzeuge, engagierten Freiwillige für den Start von Wetterballons und erstellten beeindruckende, haloartige Bilder der Sonnenkorona, während sie Amateurfunk-Signale durch die Atmosphäre übertrugen.
Das Hauptziel dieser spannenden Experimente war, einige der offenen Fragen über die Sonne zu klären, insbesondere, warum die Korona, die äußere Atmosphäre der Sonne, viel heißer ist als die Sonnenoberfläche.
Die ersten Ergebnisse dieser umfangreichen wissenschaftlichen Bemühungen wurden am 10. Dezember auf der Jahrestagung der American Geophysical Union vorgestellt. Trotz der Wolken, die Teile des Finsternispfades verdeckten, konnten die Teams wertvolle Daten sammeln, die zukünftige Forschungen anregen werden. Hier ist ein detaillierter Blick auf einige der Projekte, die während der totalen Sonnenfinsternis durchgeführt wurden.
Die totale Sonnenfinsternis zur Erforschung der Korona nutzen
Ein Paar NASA WB-57 Flugzeuge war unterwegs, um die Korona eingehend zu studieren, indem sie im Schatten des Mondes entlang des Pfades der totalen Finsternis flogen. Diese Flugzeuge waren mit zwei Arten von Instrumenten ausgestattet: Kameras, die Bilder der Korona aufnahmen, und Spektrometern, die verschiedene Lichtwellenlängen maßen und somit die unterschiedlichen Strukturen der Korona nachverfolgten.
Trotz einiger verwackelter Bilder von den an den Flügeln montierten Kameras aufgrund unerwarteter Vibrationen konnte das Team dennoch hochauflösende Bilder der Korona erfassen. Die Spektrometer, die sich im Bug des Flugzeugs befanden, arbeiteten ohne Probleme.
In der Zwischenzeit erstellten 35 Beobachtungsteams entlang des Finsternispfades von Texas bis Maine im Rahmen des Citizen CATE (Continental-America Telescopic Eclipse) Projekts Aufnahmen der Sonnenkorona vom Boden aus. Ihr Ziel war es, einen 60-minütigen Film zu produzieren, der die Entwicklung der Korona während der Finsternis dokumentiert, erklärte Sarah Kovac, Astronomin und Projektleiterin am Southwest Research Institute in Boulder, Colorado.
Die schwer fassbare mittlere Korona ist die Übergangszone zwischen der Sonnenoberfläche und der Heliosphäre und der Ursprung von Ausbrüchen geladener Teilchen, die die Erde erreichen können und möglicherweise die Stromnetze sowie Satelliten- und Funkkommunikation stören. Normalerweise ist sie zu schwach, um mit Teleskopen sichtbar zu sein. Doch der Schatten des Mondes fungiert als natürlicher Koronagraph, der Details sichtbar macht, so Kovac.
Obwohl das Wetter an vielen Stellen des Pfades bewölkt war, erfassten die Teams über 47.000 Bilder der Korona. Ein vorläufiger Film, der aus Bildern von drei Standorten – Texas, Missouri und Maine – erstellt wurde, zeigt, wie sich verschiedene Teile der Korona im Laufe der Zeit veränderten.
Gravitationswellen während der Sonnenfinsternis untersuchen
Anderswo entlang des Pfades der Totalität starteten mehr als 800 Schüler, die in Teams organisiert waren, Wetterballons in den Himmel. Das Nationwide Eclipse Ballooning Project hatte die Absicht, Beweise dafür zu sammeln, dass eine Finsternis die Atmosphäre so stark beeinflusst, dass Gravitationswellen entstehen können. Störungen durch Gewitter oder Bergwinde sind dafür bekannt, Gravitationswellen zu erzeugen, und die Forscher vermuteten, dass eine Finsternis ebenfalls diesen Effekt hervorrufen könnte, indem sie eine plötzliche Abkühlung erzeugt, die das Gleichgewicht der Atmosphäre vorübergehend verändert.
Ein ähnlicher Effekt ist täglich bei Sonnenuntergang zu beobachten, erläuterte Jie Gong, ein Atmosphärenwissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. Hier sinkt die stabile Grenzschicht zwischen der niedrigsten atmosphärischen Schicht, der Troposphäre, und der darüber liegenden Stratosphäre.
Daten aus einer früheren Kampagne während einer Sonnenfinsternis im Oktober 2023 zeigten, dass die Finsternis tatsächlich Wellen durch die Atmosphäre gesendet hatte, berichtete Gong. Obwohl die Datensammlung 2024 durch das bewölkte Wetter etwas beeinträchtigt wurde, startete jedes Team tapfer jede Stunde über einen Zeitraum von 30 Stunden Wetterballons.
Die Befragungen der Schüler nach Abschluss des Projekts zeigten jedoch mindestens einen klaren Erfolg: Vor dem Projekt fühlte sich nur eine kleine Anzahl kompetent in MINT-Fächern. Nach der Teilnahme am Projekt berichteten fast alle, dass sie sich nun gut in diesen Bereichen sehen.
Was in der Ionosphäre während einer totalen Sonnenfinsternis passiert
Über 6.350 Amateurfunker an Hunderten von Stationen in den Vereinigten Staaten nahmen an einer Studie teil, die sich mit den Auswirkungen der Finsternis auf die Ionosphäre der Erde befasste, der geladenen Schicht der Atmosphäre, die die Übertragung von Funksignalen über große Distanzen ermöglicht.
Diese Veranstaltung wurde von HAMSci organisiert, einer Bürgerwissenschaftsinitiative, die die Amateurfunkgemeinschaft mit Weltraumwissenschaftlern verbindet. Sie nutzt die Reflexion von Funksignalen an der Ionosphäre, um Einsichten in deren Höhe, Dichte und Struktur zu gewinnen, was den Forschern hilft, die Verbindung zwischen dem Weltraum und der oberen Atmosphäre besser zu verstehen, erklärte Nathaniel Frissell, der Gründer der Gruppe und Weltraumphysiker an der University of Scranton in Pennsylvania.
Während der Finsternis sendeten HAMSci-Freiwillige über 52 Millionen Signale bei Frequenzen von 1 bis 30 Megahertz. Frissell berichtete, dass die Daten zeigten, dass es einen signifikanten Rückgang der Elektronendichte in der Ionosphäre gab, als der Schatten des Mondes vorbeizog.