Há muito tempo se previa que um eclipse solar causaria uma onda de arco na ionosfera da Terra. O eclipse de agosto de 2017 - chamado de "Grande Eclipse Americano" porque atravessou o continente americano - deu aos cientistas a chance de testar essa previsão. Os cientistas do Haystack Observatory do MIT usaram mais de 2.000 receptores GNSS (Sistema Global de Navegação por Satélite) em todo o território continental dos EUA para observar pela primeira vez esse tipo de onda de proa.
O Grande Eclipse Americano levou 90 minutos para atravessar os EUA, com a duração total de apenas alguns minutos em qualquer local. À medida que a sombra da Lua se movia pelos EUA em velocidades supersônicas, criou uma rápida queda de temperatura. Depois de seguir em frente, a temperatura subiu novamente. Esse rápido aquecimento e resfriamento é o que causou a onda do arco ionosférico.
A própria onda do arco é composta de flutuações no conteúdo de elétrons da ionosfera. Os receptores GNSS coletam dados muito precisos sobre o TEC (Conteúdo Eletrônico Total) da ionosfera. Esta animação mostra a onda principal de conteúdo de elétrons se movendo pelos EUA.
Os detalhes dessa onda de proa foram publicados em um artigo de Shun-Rong Zhang e colegas do Observatório do Haystack do MIT e colegas da Universidade de Tromso, na Noruega. Em seu artigo, eles explicam da seguinte maneira: “A sombra do eclipse tem um movimento supersônico que [gera] ondas de proa atmosféricas, semelhantes a um barco fluvial em movimento rápido, com ondas começando na atmosfera mais baixa e propagando-se na ionosfera. A passagem do eclipse gerou ondas de arco ionosférico claras em distúrbios do conteúdo de elétrons emanados da totalidade principalmente no centro / leste dos Estados Unidos. O estudo das características das ondas revela interconexões complexas entre o sol, a lua e a atmosfera neutra e a ionosfera da Terra. "
A ionosfera se estende de cerca de 50 km a 1000 km de altitude durante o dia. Ele incha quando a radiação do Sol atinge a Terra e desaparece à noite. Seu tamanho está sempre flutuando durante o dia. Chama-se ionosfera porque é a região onde residem as partículas carregadas criadas pela radiação solar. A ionosfera também é onde as auroras ocorrem. Mas o mais importante é que as ondas de rádio se propagam.
A ionosfera desempenha um papel importante no mundo moderno. Ele permite que as ondas de rádio viajem além do horizonte e também afeta as comunicações via satélite. Esta imagem mostra algumas das maneiras complexas como nossos sistemas de comunicação interagem com a ionosfera.
Há muita coisa acontecendo na ionosfera. Existem diferentes tipos de ondas e distúrbios além da onda do arco. Uma melhor compreensão da ionosfera é importante em nosso mundo moderno, e o eclipse de agosto deu aos cientistas a chance não apenas de observar a onda do arco, mas também de estudar a ionosfera em maiores detalhes.
Os dados do GNSS usados para observar a onda do arco também foram fundamentais em outro estudo. Este também foi publicado na revista Geophysical Research Letters, e foi liderado por Anthea Coster, do Observatório Haystack. Os dados da rede do GNSS foram utilizados para detectar o Conteúdo Eletrônico Total (TEC) e o TEC diferencial. Eles então analisaram esses dados para algumas coisas durante a passagem do eclipse: a resposta latitudinal e longitudinal do TEC e a presença de quaisquer distúrbios ionosféricos itinerantes (TID) no TEC.
As previsões mostraram uma redução de 35% no TEC, mas a equipe ficou surpresa ao encontrar uma redução de até 60%. Eles também ficaram surpresos ao encontrar estruturas de maior TEC sobre as Montanhas Rochosas, embora isso nunca tenha sido previsto. Essas estruturas provavelmente estão ligadas a ondas atmosféricas criadas na atmosfera mais baixa pelas Montanhas Rochosas durante o eclipse solar, mas sua natureza exata precisa ser investigada.
"... um experimento celestial gigante e ativo fornecido pelo sol e pela lua." - Phil Erickson, diretor assistente do Observatório Haystack.
"Desde os primeiros dias de radiocomunicação há mais de 100 anos, sabe-se que os eclipses têm efeitos grandes e às vezes imprevistos na parte ionizada da atmosfera da Terra e nos sinais que passam por ela", diz Phil Erickson, diretor assistente da Haystack and liderar o grupo de ciências atmosféricas e geoespaciais. “Esses novos resultados dos estudos liderados pelo Haystack são um excelente exemplo de quanto ainda resta a ser aprendido sobre a nossa atmosfera e suas complexas interações através da observação de uma das vistas mais espetaculares da natureza - um gigantesco experimento celestial ativo fornecido pelo sol e pela lua. O poder dos métodos modernos de observação, incluindo sensores remotos por rádio distribuídos amplamente nos Estados Unidos, foi fundamental para revelar esses novos e fascinantes recursos. ”
O Grande Eclipse Americano chegou e se foi, mas os dados detalhados reunidos durante o “experimento celestial” de 90 minutos serão examinados pelos cientistas por algum tempo.
