La NASA prepara un esperimento che potrà essere effettuato solo durante l'eclissi di Sole del 14 ottobre

Il 14 ottobre 2023, chi osserverà l’eclissi solare anulare in America vedrà il Sole attenuarsi al 10% della sua luminosità normale, lasciando solo un luminoso “anello di fuoco” di luce solare. Tuttavia, chi si trova vicino al campo di lancio White Sands Missile Range nel New Mexico, potrebbe anche notare improvvise strisce luminose nel cielo: saranno le scie lasciate dai razzi scientifici, che sfrecceranno verso l'ombra dell'eclissi.

Guidata da Aroh Barjatya, professore di fisica ingegneristica alla Embry-Riddle Aeronautical University di Daytona Beach, in Florida, dove dirige il Laboratorio di strumentazione spaziale e atmosferica, la missione della NASA lancerà tre razzi per studiare come l’improvvisa riduzione della luce solare influisce sulla nostra atmosfera superiore. La missione è nota come Atmospheric Perturbations Around the Eclipse Path o APEP.

La ionosfera

Circa 70 km in alto, l'aria stessa diventa elettrica. Gli scienziati chiamano questo strato atmosferico ionosfera perché è dove la componente ultravioletta della luce solare può strappare gli elettroni dagli atomi per formare un mare di ioni ed elettroni ad alta quota. L'energia costante del Sole mantiene separate queste particelle reciprocamente attratte durante il giorno.

Ma quando il Sole tramonta dietro l’orizzonte, molti si ricombinano in atomi neutri durante la notte, per poi separarsi nuovamente all’alba. Durante un'eclissi solare, la luce del sole scompare e riappare su una piccola parte del paesaggio quasi contemporaneamente. In un istante, la temperatura e la densità della ionosfera diminuiscono per poi aumentare di nuovo, inviando onde attraverso la ionosfera.

Si può pensare alla ionosfera come ad uno stagno con alcune dolci increspature, e l'eclissi è come un motoscafo che taglia improvvisamente l'acqua, crea una scia immediatamente sotto e dietro di essa, e poi il livello dell'acqua aumenta momentaneamente man mano che si alza.

La missione

Nel corso dell’eclissi solare totale del 2017 visibile in Nord America, strumenti a molte centinaia di chilometri fuori dal percorso dell’eclissi hanno rilevato cambiamenti atmosferici. Lo stesso hanno fatto le infrastrutture critiche come il GPS e i satelliti per le comunicazioni su cui facciamo affidamento ogni giorno.

A tal fine Barjatya ha ideato la missione APEP, scegliendo l'acronimo perché è anche il nome della divinità serpente dell'antica mitologia egizia, nemesi della divinità solare Ra. Si diceva che Apep perseguitasse Ra e occasionalmente quasi lo consumasse, provocando un'eclissi. Il team prevede di lanciare tre razzi in successione: uno circa 35 minuti prima dell'eclissi massima locale, un altro durante l'eclissi massima e un altro 35 minuti dopo. Voleranno appena fuori dal percorso di anularità, lì dove la Luna passa direttamente davanti al Sole.

Ogni razzo dispiegherà quattro piccoli strumenti scientifici che misureranno i cambiamenti nei campi elettrici e magnetici, nella densità e nella temperatura. In caso di successo, queste saranno le prime misurazioni simultanee effettuate da più punti della ionosfera durante un’eclissi solare. I razzi sonda sono stati scelti per rispondere ai dubbi scientifici del team perché possono individuare e misurare specifiche regioni dello spazio con alta fedeltà e misurare i cambiamenti che si verificano a diverse altitudini mentre il razzo suborbitale sale e cade sulla Terra.

Riciclare la missione

Mentre l'Embry-Riddle e il Dartmouth College nel New Hampshire stanno costruendo in situ tutti gli strumenti del razzo, una serie di osservazioni supporteranno la missione anche da terra.

I co-investigatori dell’Air Force Research Laboratory presso la base aeronautica di Kirtland ad Albuquerque, nel Nuovo Messico, raccoglieranno misurazioni della densità ionosferica e del vento neutro. I co-investigatori dell'Osservatorio Haystack del Massachusetts Institute of Technology a Westford, Massachusetts, utilizzeranno il loro radar per misurare i disturbi ionosferici più lontani dal percorso dell'eclissi.

Infine, un team di studenti dell’Embry-Riddle schiererà palloni ad alta quota (30 km) ogni 20 minuti per misurare i cambiamenti climatici al passaggio dell’eclissi. Tutte queste misurazioni aiuteranno gli sforzi di modellazione della ionosfera condotti dagli scienziati dell’Università del Colorado Boulder e Embry-Riddle.

I razzi APEP lanciati nel Nuovo Messico saranno recuperati e poi rilanciati dalla Wallops Flight Facility della NASA in Virginia l'8 aprile 2024, quando un'eclissi solare totale attraverserà gli Stati Uniti dal Texas al Maine. Dopo queste due eclissi, la prossima eclissi solare totale sugli Stati Uniti non avverrà fino al 2044, e la prossima eclissi anulare non avverrà fino al 2046. Questo set di dati rivelerà gli effetti diffusi che le eclissi hanno sulla ionosfera alle scale spaziali più piccole.