周三午餐后,两名美国国家航空航天局的飞行员将登上一架科研飞机,从冰岛西端的凯夫拉维克机场起飞。他们的航线先向北飞往格陵兰,随后转向南方,沿着一条平缓弯曲的路径飞行,距离冰岛海岸约64公里。
此次任务是“追逐”日食,然而更准确地说,是日食在追逐他们。当飞机在15000米的高空巡航时,月球的阴影将从后方迅速逼近,以每小时超过3200公里的速度掠过下方海面。飞行员会努力在阴影追上飞机的那一刻,抵达食分最大的区域,即月球遮住太阳比例最高的时刻和位置。
对于正好位于阴影下方的人来说——可能是在海上漂泊的人——世界将陷入2分18秒的黑暗。但如果飞机以每小时460英里的速度沿日食路径飞行,飞行员就能将日全食持续时间延长到接近3分钟,从而获得更多时间观测被遮蔽的太阳。
美国国家航空航天局休斯敦约翰逊航天中心的传感器设备操作员凯里·克莱姆曾参与过日食飞行任务。他描述了高空中的体验:“最大的不同在于,在15000米高空的飞机驾驶舱里,阳光格外明亮。头顶没有云层,然后突然之间,阴影猛地袭来。”他补充说:“你会感到气温下降,仪表需要更多照明;那是一种奇异而阴森的阴影,仿佛从驾驶舱视野四周包围了上来。
WB-57飞机的机鼻整流罩内装有4台相机。它们将以不同波长的光,每秒拍摄数十张被遮蔽太阳的图像。这些图像有望捕捉到被称为“日珥”的大型环状等离子体带,以及“纳米耀斑”的磁爆现象。
只有在太阳圆盘的强光被遮住时,这类观测才可能进行。位于科罗拉多州博尔德的西南研究所此次任务的首席研究员阿米尔·卡斯皮博士对此充满期待:“日食给了我们一个机会,让我们进行其他任何时候都无法进行的科学研究。
尽管名字里有“纳米”,纳米耀斑的威力并不小。每次爆发释放的能量,相当于数千枚原子弹。至少在一定程度上,耀斑解释了太阳最重要的谜团之一:为什么日冕,即太阳外层大气,温度高达1000000摄氏度以上,而太阳表面却只有约6000摄氏度。在这类观测中,飞机几乎无可替代。
地面相机要面对云层和大气干扰,而太空相机虽然没有这些问题,但回传数据量有限。卡斯皮说:“可以想见,这会产生数太字节的信息。
WB-57的原型是英国电气公司的“堪培拉”轰炸机,即英国皇家空军在冷战时期使用的战术核打击飞机。它能在平流层上空飞行。不过,历史上也有其他飞机执行过日食观测任务。1923年,美国海军曾派出一支双翼机编队观测日食,但收效不大。50年后,科学家说服法国方面在一架协和式原型机机顶开孔;这架飞机以2马赫速度掠过撒哈拉沙漠上空,成功追随日食阴影达74分钟。
科学家对太阳了解得越多,就越有可能更好地把握“空间天气”——即高能粒子和辐射的冲击。这些现象会危及宇航员、卫星,甚至地球上的电网和通信系统。卡斯皮说:“对于我们这个高度依赖技术的物种来说,理解空间天气至关重要,而这一切都始于理解太阳上发生的过程。
不过,日食并不只是科学问题。卡斯皮说:“全人类中,真正见过日全食的人占多大比例?那是极其微小的一部分。如果你属于这个罕见群体,你会感到自己与地球、太阳以及整个太阳系相连。
这种体验令人震撼。它会让你觉得自己非常特别,但同时又非常渺小,因为你只是宇宙中的一粒微尘。”对于这个高度依赖技术的世界而言,理解太阳及其引发的空间天气,意义重大。
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