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Lors de l’éclipse totale de Soleil du lundi 8 avril, lorsque la Lune masquera temporairement la face du Soleil à la vue de millions de personnes au Mexique, aux États-Unis et au Canada, de multiples expériences seront en cours pour mieux comprendre certaines des plus grandes questions non résolues sur l’orbe d’or.
La NASA lancera des fusées-sondes et des avions à haute altitude WB-57 pour mener des recherches sur des aspects du Soleil et de la Terre qui ne sont possibles que lors d’une éclipse. Ces efforts font partie d’une longue histoire de tentatives visant à recueillir des données et des observations inestimables lorsque la lune bloque temporairement la lumière du soleil.
L’une des étapes scientifiques les plus célèbres liées à une éclipse s’est peut-être produite le 29 mai 1919, lorsqu’une éclipse solaire totale a fourni la preuve de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, que le scientifique a décrite pour la première fois systématiquement en 1916, selon la NASA.
Einstein avait suggéré que la gravité était le résultat de la déformation du temps et de l’espace, déformant ainsi la structure même de l’univers. À titre d’exemple, Einstein a proposé que l’influence gravitationnelle d’un grand objet comme le soleil pourrait dévier la lumière émise par un autre objet, comme une étoile située pratiquement derrière lui, faisant apparaître l’objet un peu plus loin du point de vue de la Terre.
Une expédition scientifique visant à observer les étoiles du Brésil et d’Afrique de l’Ouest, dirigée par l’astronome anglais Sir Arthur Eddington lors de l’éclipse de 1919, a révélé que certaines étoiles semblaient effectivement être au mauvais endroit, validant ainsi la théorie d’Einstein.
Cette découverte n’est qu’une des nombreuses leçons scientifiques tirées des éclipses.
Lors de l’éclipse de 2017 qui a traversé les États-Unis, la NASA et d’autres agences spatiales ont effectué des observations à l’aide de 11 vaisseaux spatiaux différents et de deux avions à haute altitude.
Les données collectées lors de cette éclipse ont aidé les scientifiques à prédire avec précision à quoi ressemblerait la couronne, ou l’atmosphère extérieure chaude du soleil, lors des éclipses de 2019 et 2021. Malgré ses températures fulgurantes, la couronne est d’apparence plus pâle que la surface brillante du soleil, mais elle apparaît comme un halo autour du soleil lors d’une éclipse lorsque la majeure partie de la lumière du soleil est bloquée par la lune, ce qui facilite son étude.
La raison pour laquelle la couronne est des millions de degrés plus chaude que la surface réelle du soleil est l’un des mystères persistants de notre étoile. Une étude de 2021 a révélé de nouveaux indices, montrant que la couronne maintient une température constante, malgré le fait que le soleil connaît un cycle de 11 ans d’activité décroissante et croissante. Ces découvertes ont été possibles grâce à plus d’une décennie d’observations d’éclipses, selon la NASA.
Bien que plus silencieux lors des éclipses précédentes, le soleil atteint cette année le pic de son activité, appelé maximum solaire, offrant aux scientifiques une rare opportunité.
Et lors de l’éclipse de lundi prochain, les scientifiques citoyens et les équipes de chercheurs pourraient faire de nouvelles découvertes qui pourraient potentiellement faire progresser notre compréhension de notre coin de l’univers.
Envoyer des fusées vers une éclipse
L’observation du soleil pendant les éclipses aide également les scientifiques à mieux comprendre comment la matière solaire s’écoule du soleil. Les particules chargées connues sous le nom de plasma créent une météo spatiale qui interagit avec une couche supérieure de l’atmosphère terrestre, appelée l’ionosphère. La région constitue une frontière entre la basse atmosphère terrestre et l’espace.
L’activité solaire énergétique libérée par le soleil pendant le maximum solaire pourrait interférer avec la Station spatiale internationale et les infrastructures de communication. De nombreux satellites en orbite terrestre basse et des ondes radio opèrent dans l’ionosphère, ce qui signifie que la météo spatiale dynamique a un impact sur le GPS et les communications radio longue distance.
Les expériences visant à étudier l’ionosphère pendant l’éclipse comprennent des ballons à haute altitude et une initiative scientifique citoyenne qui invite la participation d’opérateurs radioamateurs. Les opérateurs situés à différents endroits enregistreront la force de leurs signaux et la distance qu’ils parcourent pendant l’éclipse pour voir comment les changements dans l’ionosphère affectent les signaux. Les chercheurs ont également mené cette expérience lors de l’éclipse annulaire d’octobre 2023, lorsque la Lune n’a pas complètement bloqué la lumière du soleil, et les données sont toujours en cours d’analyse.
Dans une autre expérience répétée, trois fusées-sondes décolleront successivement du Wallops Flight Facility de la NASA en Virginie avant, pendant et après l’éclipse pour mesurer l’impact de la disparition soudaine de la lumière solaire sur la haute atmosphère terrestre.
Aroh Barjatya, professeur d’ingénierie physique à l’Université aéronautique Embry-Riddle de Daytona Beach, en Floride, dirige l’expérience, appelée Perturbations atmosphériques autour de la trajectoire de l’éclipse, qui a été réalisée pour la première fois lors de l’éclipse solaire annulaire d’octobre.
Chaque fusée éjectera quatre instruments scientifiques de la taille d’une bouteille de boisson gazeuse sur la trajectoire de la totalité pour mesurer les changements de température de l’ionosphère, la densité des particules et les champs électriques et magnétiques entre 90 et 500 km au-dessus du sol.
« Comprendre l’ionosphère et développer des modèles pour nous aider à prédire les perturbations est crucial pour garantir le bon fonctionnement de notre monde de plus en plus dépendant des communications », a déclaré Barjatya dans un communiqué.
Les fusées-sondes atteindront une altitude maximale de 420 km pendant le vol.
Lors de l’éclipse annulaire de 2023, les instruments des fusées ont mesuré des changements brusques et immédiats dans l’ionosphère.
« Nous avons constaté des perturbations susceptibles d’affecter les communications radio dans les deuxième et troisième fusées, mais pas lors de la première fusée, qui a eu lieu avant le pic de l’éclipse locale », a déclaré Barjatya. « Nous sommes très excités de les relancer pendant l’éclipse totale, pour voir si les perturbations commencent à la même altitude et si leur ampleur et leur échelle restent les mêmes. »
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Trois expériences différentes seront réalisées à bord des avions de recherche à haute altitude de la NASA, connus sous le nom de WB-57.
Les WB-57 peuvent transporter environ 4 000 kg d’instruments scientifiques jusqu’à 20 000 mètres au-dessus de la surface de la Terre, ce qui en fait le cheval de bataille du programme scientifique aéroporté de la NASA, a déclaré Peter Layshock, directeur du programme de recherche à haute altitude de l’agence spatiale au Johnson Space Center de Houston.
L’avantage de l’utilisation des WB-57 est qu’un pilote et un opérateur d’équipement peuvent voler au-dessus des nuages pendant plus de six heures sans faire le plein sur la trajectoire totale de l’éclipse couvrant le Mexique et les États-Unis, permettant ainsi une vue continue et dégagée.
La trajectoire de vol des avions signifie que les instruments resteront dans l’ombre de la lune plus longtemps qu’ils ne le seraient au sol. Quatre minutes de totalité au sol équivaut plus près à six minutes de totalité dans l’avion, a déclaré Layshock.