Solformørkelse giver en unik mulighed for at studere atmosfæriske bølger

At være vidne til en total solformørkelse – den der fejede hen over det kontinentale USA i 2017 – var ikke nok for senior Jaxen Godfrey fra Montana State University. Men da hun fløj til Chile i juli for at opleve en anden, det var ikke kun for spændingen. Det var for at fortsætte med at studere et undvigende atmosfærisk fænomen.

Godfrey, en Great Falls indfødt med hovedfag i fysik i Institut for Fysik i MSU's College of Letters and Science, var en del af et Montana Space Grant Consortium-hold, der brugte den sjældne himmelbegivenhed til at udføre et eksperiment på tyngdekraftsbølger ¾ forstyrrelser i Jordens hylster af gasser, der driver vejrmønstre og påvirker naturbrands adfærd og vindmølleydelse, blandt andet.

"Tyngekraftsbølger er grundlæggende som bølger på vand, " Forklarede Godfrey. Bølgerne, som forekommer mellem lag af den øvre atmosfære, er relativt almindelige og kan forårsages, når vinden flyder over en bjergkæde, men de forbliver dårligt forståede. En formørkelse giver en særlig mulighed for at studere fænomenet, fordi den pludselige blokering af sollys skaber bratte termiske ændringer. Månens skygge "er som en båd, der bevæger sig gennem vand, " sagde Godfrey.

Under 2017 formørkelsen, Godfrey, sammen med studerende fra MSU, University of Montana og Chief Dull Knife College, lancerede 19 heliumfyldte vejrballoner fra steder i Wyoming som en del af Montana Space Grant Consortiums Eclipse Ballooning Project. Ballonerne bar sensorer kaldet radiosonder til højder på 80, 000 fod eller mere. Enheder på størrelse med håndfladen målte temperatur, tryk og andre variabler i et forsøg på at detektere tyngdekraftsbølger under en formørkelse for første gang.

Ifølge Jen Fowler, Montana Space Grant Consortium assisterende direktør, resultaterne antydede bølgernes tilstedeværelse, men manglede at måle dem direkte. "Vi troede, det var, fordi vi ikke målrettede de rigtige højder, " hun sagde.

Denne gang, holdet på seks affyrede lidt større balloner, der kunne stige til større højder. Fra deres opsendelsessted ved Collowara-observatoriet i bjergene nord for Santiago, de lancerede flere balloner end i 2017, og lancerede dem hver time i en 24-timers periode op til formørkelsen.

Da månens skygge dækkede observatoriet, Godfrey tog en pause fra at affyre balloner og downloade data for at opleve det samme uhyggelige, middagsmørke hun gjorde for to år siden. "Men denne gang havde jeg mit kamera, " hun sagde.

Siden juli har Godfrey har arbejdet med Fowler og Thomas Colligan, kandidatstuderende ved Institut for Datalogi ved UM, at analysere dataene. "Vi har en eller to stærke kandidater til tyngdekraftsbølger forårsaget af formørkelsen, men vi er nødt til at se nærmere på dataene, " sagde Godfrey, hvis involvering i dette års projekt og det i 2017 er blevet støttet af et praktikophold hos Montana Space Grant Consortiums højhøjdeballonprogram kaldet BOREALIS. Montana Space Grant Consortium, som omfatter 23 Montana colleges og universiteter, er en del af et NASA-sponsoreret nationalt netværk, der arbejder for at styrke rumfartsforskning og -uddannelse.

Ifølge Fowler, holdets målinger udgør et værdifuldt datasæt, der kan hjælpe atmosfæriske forskere mere præcist med at forudsige, hvornår og hvor tyngdekraftsbølger vil forekomme. Og det treårige studie har givet en enestående mulighed for studerende som Godfrey for at blive involveret i et langsigtet videnskabeligt projekt.

Godfrey, der planlægger at gå på efterskole for fysik, vil præsentere holdets resultater på en American Geophysical Union-konference i San Francisco i december. "Det har været en stor forskningserfaring, " hun sagde.