Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

En total formørkelse, med en delvis fiasko:Videnskabelige ekspeditioner går ikke altid som planlagt

Med det meste af solens lys slettet ud, lader en formørkelse astronomer se nogle af dens mørkere udvidede funktioner. Kredit:NASA, CC BY

I århundreder har astronomer indset, at totale solformørkelser tilbyder en værdifuld videnskabelig mulighed. Under det, der kaldes totaliteten, skjuler den uigennemsigtige måne fuldstændig solens lyse fotosfære - dens tynde overfladelag, der udsender det meste af solens lys. En formørkelse giver astronomer mulighed for at studere solens farverige ydre atmosfære og dens sarte forlængede korona, som normalt er usynlig i fotosfærens blændende lys.



Men totale solformørkelser er sjældne og er kun synlige fra en smal helhedssti. Så formørkelsesekspeditioner kræver omhyggelig forudgående planlægning for at sikre, at astronomer og deres udstyr ender på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt. Som astronomiens historie viser, går tingene ikke altid efter planen for selv de mest forberedte formørkelsejægere.

Ind i fjendtligt territorium, prisgivet på kortet

Samuel Williams, den nyudnævnte professor i matematik og naturfilosofi ved Harvard College, var ivrig efter at observere en total solformørkelse. Han havde set en transit af Venus i 1769, men havde aldrig haft mulighed for at studere solens korona under en formørkelse. Ifølge hans beregninger ville en total solformørkelse være synlig fra Maines Penobscot Bay den 27. oktober 1780.

Men at nå Maine fra Massachusetts ville være noget af et problem; uafhængighedskrigen rasede, og Maine blev holdt af den britiske hær. Massachusetts lovgiver kom til Williams' hjælp; det pålagde statens krigsråd at indrette et skib til at transportere formørkelsejægerne. Repræsentant for huset, John Hancock, skrev til den britiske kommandant i Maine og bad om tilladelse til, at videnskabsmændene kunne komme med deres observationer. Da det astronomladede skib ankom til Penobscot Bay, fik Williams og hans hold lov til at lande, men begrænset til øen Isleboro, tre miles offshore fra fastlandet.

Morgenen på den store dag var skyfri. Da det beregnede helhedsmoment nærmede sig, klokken halv tolv, opbyggede spændingen. Strimlen af ​​uformørket sol blev smallere og smallere.

Så, klokken 12:31, begyndte det at blive bredere og bredere. Williams indså, til sin frustration, at han alligevel ikke var på helhedens vej. De var 30 miles for langt sydpå.

Efter en afdæmpet rejse tilbage til Massachusetts forsøgte Williams at fastslå, hvad der var gået galt. Nogle astronomer på det tidspunkt og i de følgende århundreder foreslog, at hans beregninger af helhedens vej var unøjagtige.

Williams havde dog en anden forklaring. I sin rapport til det nystiftede American Academy of Arts and Sciences gav han skylden for dårlige kort:

"Længdegraden af ​​vores observationssted stemmer meget godt overens med det, vi havde antaget i vores beregninger. Men breddegraden er næsten en halv grad mindre, end hvad kortene over det land havde fået os til at forvente."

Williams' illustrationer i hans rapport om formørkelsen. 'Baily's Beads' er synlige i Fig. VII øverst til højre. Kredit:Memoirs of the American Academy of Arts and Sciences

Da en halv længdegrad svarer til 30 sømil, kan det forklare, hvorfor Williams endte for langt sydpå.

Selvom Samuel Williams savnede at se en total formørkelse, var hans ekspedition ikke en total fiasko. Mens han så den smalle flig af sol, der var synlig klokken 12:31, bemærkede han, at den blev "brudt eller adskilt i dråber." Disse klare dråber, der i dag er kendt som Baily's Beads, er resultatet af solens lys, der skinner gennem dale og lavninger langs månens synlige kant. De er navngivet til ære for astronomen Francis Baily; Baily så og beskrev imidlertid perlerne i 1836, næsten 56 år efter, at Williams observerede dem.

Svær at se med røg i øjnene

Næsten et århundrede senere, i 1871, var den engelske astronom Norman Lockyer ivrig efter at observere en total solformørkelse.

Tre år tidligere havde han og den franske astronom Jules Janssen uafhængigt målt spektret af solens kromosfære; til deres overraskelse fandt de en emissionslinje i det gule område af spektret, der ikke svarede til noget kendt grundstof.

Lockyer hævdede dristigt, at emissionslinjen var fra et nyt grundstof, som han kaldte "helium" efter solguden Helios. Da Lockyer indså, at formørkelser tilbød en nyttig mulighed for at søge efter flere uopdagede elementer, blev Lockyer en stærk fortaler for formørkelsesekspeditioner.

Han vidste, at den totale solformørkelse den 12. december 1871 ville passere over det sydlige Indien og overtalte British Association for the Advancement of Science til at sponsorere en ekspedition. Idet den britiske regering ønskede at vise, at britisk styre i Indien var forbundet med videnskabelige fremskridt, chippede den britiske regering 2.000 pund ind, og P&O-dampskibsselskabet tilbød reducerede billetpriser til Indien for formørkelsejægerne.

Lockyers rejse til Indien gik glat. (Dette kunne ikke tages for givet; i 1870, på vej for at se en formørkelse fra Italien, var Lockyer ombord på et skib, der gik på grund ud for Siciliens østkyst.) Holdet satte deres instrumenter op på et tårn ved Bekal Fort , på den sydvestlige indiske kyst. Morgenen den 12. december 1871 var skyfri. Selvom Lockyer led af feber (og af virkningerne af det opium, han tog for at behandle det), var han klar.

Så, under de indledende faser af formørkelsen, bemærkede han mærkelig aktivitet i området under fortet. Lokale indbyggere var ved at samle en enorm bunke børstetræ for at brænde et bål; tilsyneladende, ved at skabe en lys ild på Jorden, håbede de at tilskynde den mørkere sol til at blive lys igen. Lockyer var foruroliget; røgsøjlen ville være steget direkte op mellem ham og den formørkede sol og ødelægge hans observationer.

Heldigvis var den lokale politiinspektør tilfældigvis til stede; han tilkaldte en eskadron politifolk, som slukkede ilden og spredte folkemængden. Under den nu røgfri formørkelse lavede Lockyer værdifulde observationer af strukturen af ​​solens korona.

For at se en formørkelse skal du se solen

Heliums spektrum:den lyse gule linje ved en bølgelængde på 587 nanometer (nm) er emissionslinjen set af Janssen og Lockyer. Kredit:NASA, CC BY

Hop frem til det tidlige 20. århundrede. Den engelske astronom Royal Sir Frank Dyson var ivrig efter at se en total solformørkelse. Han behøvede ikke at rejse langt, eftersom formørkelsen den 29. juni 1927 havde en helhedssti, der skar tværs over det nordlige England, fra Blackpool i vest til Hartlepool i øst. Som en fremtrædende skikkelse i det videnskabelige etablissement og en berømt ekspert i formørkelser havde Dyson ingen problemer med at få økonomisk støtte til sine observationer af formørkelse.

Hvad han dog ikke kunne befale, var det berømte vægelsindede engelske vejr. I løbet af juni måned har det nordlige England i gennemsnit omkring syv timers direkte sollys pr. dag; dette kommer dog fra en blanding af vejr, der inkluderer helt overskyede dage og helt skyfri dage. Dyson vidste ikke, hvad han skulle forvente.

Efter at have tjekket vejrrekordene langs den forudsagte formørkelsessti, besluttede Dyson at observere fra landsbyen Giggleswick i Yorkshire. Da han og hans team forberedte sig på formørkelsen, virkede placeringsvalget i første omgang tvivlsomt; i to uger før formørkelsen var himlen fuldstændig overskyet hver eftermiddag, på det tidspunkt af dagen, hvor totaliteten ville indtræffe den 29. juni.

På trods af det grumme lovende vejr, mødte skarer af håbefulde mennesker sammen på den meget omtalte formørkelsessti. Jernbaneselskaber kørte særlige udflugtstog, byer langs helhedens vej sponsorerede "formørkelsesdanse" og aviser tilbød "formørkelsesbriller" til abonnenter.

Til sidst var de fleste seere langs formørkelsesstien desværre skuffede. Fra den vildfarne sky, der blokerede den totalt formørkede sol fra Blackpool Tower til den ubrudte overskyede himmel ved Hartlepool, samarbejdede vejret ikke.

Heldigvis for Frank Dyson var byen Giggleswick dog næsten det eneste sted langs solformørkelsesstien, der havde klar himmel under totalen. De anslåede 70.000 mennesker, der mødtes der, efter ledelsen af ​​den kongelige astronom, nød også godt af Dysons held.

Efter formørkelsen var Dysons offentlige udtalelse, efter britiske standarder, positivt sprudlende:"Fotografierne er kommet ekstremt godt frem. En meget tydelig og slående formørkelse. Vores observationer gik rigtig godt."

På trods af de vanskeligheder, vejret... og røgfyldte bål... og risikable kort... har astronomer altid holdt ud i deres søgen efter at se formørkelser.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.




Varme artikler