En NJIT-forsker holder en global skinkeradiofest for at studere formørkelsen

Når en solformørkelse kaster landet ned i mørke 21. august, Nathaniel Frissell vil blive stationeret direkte langs skyggens vej, ledet et af de største ionosfæriske eksperimenter i rumvidenskabens historie fra verandaen til en hytte i Gilbertsville, Kentucky.

Med en 102 fod ledningsantenne, han vil kontakte et netværk af skinkeradiooperatører, han har samlet rundt om i verden, for at teste styrken og rækkevidden af ​​deres højfrekvente signaler som et mål for formørkelsens indvirkning på Jordens atmosfære. Mere end en uge i forvejen, næsten 200 operatører - fra New Jersey, til Tennessee, til Wyoming i USA og fjerntliggende steder som Chile, Grækenland og Indien - er allerede skrevet under på at være "borger-videnskabsmænd" den dag ved at registrere deres kontakter med hinanden. Deres antal vokser dagligt.

"Blandt andre fænomener, vi håber at bruge vores radiotransmissioner til at identificere, hvor meget af ionosfæren, der er påvirket af formørkelsen, og hvor længe effekterne varer, " forklarer Frissell, en assisterende forskningsprofessor i fysik ved NJIT's Center for Solar Terrestrial Research og en sofistikeret udøver af skinkeradio, som er opsat på at løfte teknologiens rolle i rumvidenskabelig forskning. Han vil dele data og analyser fra dagen på American Geophysical Unions årsmøde i december.

Frissell har forberedt sig til denne sjældne begivenhed i mere end to år. Mens en ph.d. studerende ved Virginia Tech, han grundlagde Ham Radio Science Citizen Investigation (HamSCI), en organisation, der forbinder professionelle forskere som rumfysikere og astronomer med amatørradiomiljøet. Ved at flette deres data, de forskellige grupper vil være i stand til at konstruere et omfattende billede af atmosfæriske effekter forårsaget af rumvejrshændelser lige fra solformørkelsen senere på måneden til mere almindelige fænomener, såsom soludbrud. I 2014 han demonstrerede først brugen af ​​skinkeradiodata ved at vise virkningerne af et soludbrud af X-klasse på højfrekvent kommunikation.

På NJIT's campus, medlemmer af Frissells team af bachelor-skinkeradiooperatører, inklusive Spencer Gunning, Joshua Vega og Joshua Katz, har bygget en hjemmeside og udviklet dataanalyseværktøjer, der vil give dem mulighed for at indsamle og fortolke de observationer, der blev genereret under formørkelsen. Hundredvis af skinker rundt om i verden planlægger at deltage i denne begivenhed, og de vil generere et stort og forskelligartet sæt målinger.

Katz, sammen med Shaheda Shaik, en fysikstuderende og studerende forsker ved NJIT's Center for Solar-Terrestrial Research, vil holde et foredrag om formørkelsen ved United Astronomy Clubs of New Jersey (UACNJ) observatorium ved Jenny Jump State Forest lørdag, 19. august. Katz vender tilbage til observatoriet den 21. august sammen med andre medlemmer af NJIT K2MFF Amateur Radio Club for at deltage i HamSCI Eclipse Ham Radio-eksperimenterne. De planlægger at operere udenfor, så de kan se formørkelsen, mens de bruger deres radioer.

"Vi vil deltage i en international dataindsamlingsindsats, lære mere om rumvejrseffekterne af formørkelsen, at udsætte den brede offentlighed for amatørradio og se en smuk solcellebegivenhed en gang i livet på samme dag, " siger Katz. "Det er mere spænding, end programmører og dataanalytikere som mig normalt får lov til at have på et enkelt møde!"

New Jersey vil opleve en delvis formørkelse - omkring 75 procent skyggedækning den dag - begyndende kort efter kl. Besøgende kan deltage den dag i UACNJs Eclipse Observation-begivenhed. (Se http://www.uacnj.org for detaljer.)

Frissell kalder formørkelsen "en spektakulær begivenhed, der har grebet offentlighedens fantasi."

"Det spændende fra en forskerperspektiv er, at folk har adgang til værktøjer som digitale radioer og computere, der er forbundet på måder, som de ikke var før i tiden, giver os mulighed for at foretage observationer og derefter indsamle og dele dem, " bemærker han. "For os, dette er en usædvanlig mulighed for at lære ting, vi ikke ved om ionosfæren, det elektrificerede område af Jordens øvre atmosfære dannet, når ultraviolet lys fra Solen fjerner elektroner fra neutrale partikler såsom ilt, nitrogen og helium. Dette er en af ​​de meget få gange, vi er i stand til at udføre et kontrolleret eksperiment omkring en rumvejrbegivenhed. Normalt, vi har ingen avanceret viden om hvornår, hvor og hvordan de sker."

Skinkeradiooperatører er meget interesserede i ionosfæren, dels fordi det giver dem mulighed for at kommunikere med hinanden på tværs af tusindvis af miles og på trods af jordens krumning, som forstyrrer normal synslinjekommunikation. Deres højfrekvente radiobølger preller af den øvre atmosfære og brydes ned igen på den anden side af kloden. Sammensætningen af ​​ionosfæren på forskellige niveauer påvirker deres evne til at transmittere.

"En station i Texas er muligvis ikke normalt i stand til at tale med en i North Dakota på en bestemt frekvens på et bestemt tidspunkt på dagen. vil formørkelsen ændre den ionosfæriske tilstand og muligvis skabe kommunikationsveje, der normalt ikke eksisterer. Vi vil lede efter disse ændringer, blandt andre påvirkninger, " bemærker han. "Hvis du pludselig ændrer ionosfæren, som det sker under en formørkelse, ved at reducere antallet af ioner eller ændre temperaturen, for eksempel, skaber det bølger eller ustabilitet? Hvor langt kan disse effekter opdages?"

En vigtig kilde til HamSCI-data kommer fra Reverse Beacon Network (RBN). Reverse Beacon Network er et automatiseret radiomodtagernetværk (1,8 - 144 MHz) oprettet og vedligeholdt frivilligt af skinkeradiooperatører. American Radio Relay League (ARRL) arbejder sammen med HamSCI om at organisere og promovere en Solar Eclipse QSO Party (hamsci.org/seqp), en konkurrence-lignende operationsbegivenhed designet til at få skinker i luften under formørkelsen.