L’éclipse solaire totale prévue pour le 8 avril 2024 offre une opportunité inestimable pour l’exploration scientifique et la NASA s’apprête à financer cinq projets interdisciplinaires pour en tirer parti. Ces études, menées par des chercheurs de diverses institutions universitaires, utiliseront divers outils, notamment des caméras embarquées à bord d’avions de recherche à haute altitude et des radios amateurs. Crédit : NASA/Aubrey Gemignani
La NASA finance cinq projets de recherche divers pour exploiter les possibilités scientifiques offertes par l’éclipse solaire totale du 8 avril 2024. À l’aide de caméras à haute altitude, de spectromètres, de radios amateurs et de la science citoyenne, les projets visent à étudier la couronne solaire, la propagation des ondes radio pendant les éclipses solaires, l’impact du rayonnement solaire sur la haute atmosphère terrestre et l’activité des « points chauds » du soleil. Ces études permettront d’améliorer notre compréhension du Soleil et de son influence sur la Terre.
Une éclipse solaire totale obscurcira une partie de l’Amérique du Nord lorsque la Lune bloquera la lumière du Soleil pendant quelques minutes le 8 avril 2024. En plus de projeter une ombre passagère à couper le souffle au-dessus de la tête de millions de personnes, cette éclipse solaire totale offre aux scientifiques une occasion unique d’étudier le Soleil, la Terre et leurs interactions.
La NASA financera cinq projets scientifiques interdisciplinaires pour l’éclipse de 2024 afin de tirer le meilleur parti de cette opportunité. Les projets, dirigés par des chercheurs de différentes institutions universitaires, étudieront le Soleil et son influence sur la Terre à l’aide d’une variété d’instruments, y compris des caméras à bord d’avions de recherche à haute altitude, des radios amateurs, et plus encore. Deux de ces projets encouragent également la participation de citoyens scientifiques.
L’éclipse de 2017 capturée par le projet Chasing the Eclipse I. Crédit : SwRI/NASA/Daniel B. Seaton
« Sept ans après la dernière éclipse solaire totale américaine, nous sommes ravis d’annoncer la sélection de cinq nouveaux projets qui étudieront l’éclipse de 2024 », a déclaré Peg Luce, directeur par intérim de la division d’héliophysique de la direction des missions scientifiques au siège de la NASA à Washington. « Nous sommes impatients de voir ce que ces nouvelles expériences permettront de découvrir sur notre Soleil et son impact sur la Terre ».
Lors des éclipses totales de Soleil, la Lune masque parfaitement la face du Soleil, ce qui permet de voir clairement l’atmosphère extérieure du Soleil, appelée couronne.
« Les scientifiques utilisent depuis longtemps les éclipses solaires pour faire des découvertes scientifiques », a déclaré Kelly Korreck, scientifique du programme au siège de la NASA. « Elles nous ont aidés à détecter l’hélium pour la première fois, nous ont apporté des preuves de la théorie de la relativité générale et nous ont permis de mieux comprendre l’influence du Soleil sur la haute atmosphère de la Terre.
Cette image composite montre la progression d’une éclipse solaire totale au-dessus de Madras, dans l’Oregon, le lundi 21 août 2017. Une éclipse solaire totale a balayé une étroite portion des États-Unis contigus, de Lincoln Beach (Oregon) à Charleston (Caroline du Sud). Une éclipse solaire partielle était visible sur l’ensemble du continent nord-américain ainsi que sur certaines parties de l’Amérique du Sud, de l’Afrique et de l’Europe. Crédit : NASA/Aubrey Gemignani
À la poursuite de l’éclipse avec les avions de recherche à haute altitude de la NASA
Grâce à l’avion de recherche à haute altitude WB-57 de la NASA, un projet permettra de capturer des images de l’éclipse à une altitude de 50 000 pieds au-dessus de la surface de la Terre. En prenant ces images au-dessus de la majeure partie de l’atmosphère terrestre, l’équipe espère pouvoir observer de nouveaux détails sur les structures de la couronne moyenne et inférieure. Les observations, réalisées à l’aide d’une caméra qui prend des images dans l’infrarouge et la lumière visible à haute résolution et à grande vitesse, pourraient également contribuer à l’étude d’un anneau de poussière autour du Soleil et à la recherche d’astéroïdes susceptibles d’orbiter à proximité du Soleil. Le projet, dirigé par Amir Caspi au Southwest Research Institute à Boulder, s’appuie sur le projet réussi de Caspi en 2017 avec une nouvelle suite de caméras.
Un jet WB-57F est préparé pour un essai au Centre spatial Johnson de la NASA à Houston. Crédit : Centre spatial Johnson de la NASA/Norah Moran
Observations aéroportées de la couronne par imagerie et spectroscopie
Les WB-57 de la NASA transporteront également des caméras et des spectromètres (qui étudient la composition de la lumière) afin d’en savoir plus sur la température et la composition chimique de la couronne et sur les éjections de masse coronale, c’est-à-dire les grandes explosions de matière solaire. En volant le long de la trajectoire de l’éclipse, ils espèrent également prolonger de plus de deux minutes leur séjour dans l’ombre de la Lune. L’équipe espère que ces observations permettront de mieux comprendre les structures de la couronne et les sources du flux constant de particules émises par le Soleil, le vent solaire. L’équipe est dirigée par Shadia Habbal, de l’université d’Hawaï.
Soirée d’écoute pour les radioamateurs
Dans une région supérieure de notre atmosphère, l’énergie du soleil arrache des électrons aux atomes, rendant la région électriquement chargée, ou « ionisée ». Cette région, l’ionosphère, peut aider les communications radio à parcourir de longues distances, comme celles entre les opérateurs radio amateurs (ou « ham ») du monde entier. Toutefois, lorsque la Lune bloque le Soleil lors d’une éclipse solaire, l’ionosphère peut changer radicalement, ce qui affecte les communications.
Lors de l’éclipse solaire totale de 2024 et d’une éclipse solaire annulaire en octobre, Nathaniel Frissell, de l’université de Scranton, invite les radioamateurs à participer à des « Solar Eclipse QSO Parties », au cours desquelles ils tenteront d’établir le plus grand nombre de contacts radio (« QSO » dans le jargon des radioamateurs) possible avec d’autres opérateurs situés dans des lieux différents. Les opérateurs radio enregistreront l’intensité de leurs signaux et la distance parcourue afin d’observer les modifications de l’ionosphère pendant les éclipses. Des expériences similaires menées par le passé ont montré que les changements dans le contenu en électrons de l’ionosphère dus aux éclipses solaires ont un impact significatif sur la propagation des ondes radio.
Effets du rayonnement solaire sur les couches supérieures de l’atmosphère terrestre
La partie la plus sombre de l’ombre de cette éclipse traverse plusieurs sites équipés de radars SuperDARN. Le réseau Super Dual Auroral Radar Network surveille les conditions météorologiques spatiales dans les couches supérieures de l’atmosphère terrestre. L’éclipse offre donc une occasion unique d’étudier l’impact du rayonnement solaire sur les couches supérieures de l’atmosphère terrestre pendant l’éclipse. Un projet dirigé par Bharat Kunduri, de l’Institut polytechnique de Virginie et de l’Université d’État, utilisera trois radars SuperDARN pour étudier l’ionosphère pendant l’éclipse. L’équipe de Kunduri comparera les mesures aux prévisions des modèles informatiques pour répondre aux questions sur la façon dont l’ionosphère réagit à une éclipse solaire.
Les « points chauds » magnétiques du Soleil mieux mis en évidence
Au cours des prochaines éclipses, Thangasamy Velusamy, scientifique du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, les éducateurs du Lewis Center for Education Research en Californie du Sud et les participants au programme de science citoyenne Solar Patrol du centre observeront les « régions actives » du Soleil – les régions magnétiquement complexes qui se forment au-dessus des taches solaires – au fur et à mesure que la Lune se déplace au-dessus d’elles. Le passage progressif de la Lune sur le Soleil bloque différentes parties de la région active à différents moments, ce qui permet aux scientifiques de distinguer les signaux lumineux provenant d’une partie et d’une autre. L’équipe utilisera le radiotélescope Goldstone Apple Valley (GAVRT) de 34 mètres pour mesurer les changements subtils des émissions radio des régions actives pendant les éclipses annulaires de 2023 et les éclipses totales de 2024. Cette technique, utilisée pour la première fois lors des éclipses annulaires de mai 2012, a révélé des détails du Soleil que le télescope n’aurait pas pu détecter autrement.