Sur la photo : une éclipse solaire annulaire (Image : Getty Images)
La NASA s’apprête à lancer trois fusées lors de l’éclipse solaire « Cercle de feu » de demain afin d’étudier comment la baisse temporaire de la lumière solaire affecte une partie de la haute atmosphère.
Surnommée « Perturbations atmosphériques autour de la trajectoire de l’éclipse » (APEP), la mission est dirigée par le physicien, le professeur Aroh Barjatya de l’Université aéronautique Embry-Riddle en Floride.
L’ionosphère – qu’étudient Barjatya et ses collègues – est une couche de l’atmosphère située au-dessus d’environ 80 kilomètres, où l’air « devient électrique ».
Ici, pendant la journée, la composante ultraviolette de la lumière du soleil éloigne les électrons des atomes pour former une « mer » d’ions et d’électrons de haut vol.
La nuit, cependant, de nombreux ions et électrons se recombinent en atomes neutres, avant d’être à nouveau ionisés par le rayonnement solaire au prochain lever du soleil.
Cependant, lors d’une éclipse, la lumière ionisante du soleil est bloquée puis reprend peu de temps après – un phénomène qui fait chuter puis augmenter la température et la densité locales dans l’ionosphère, envoyant des vagues se propager à travers cette couche de l’atmosphère.
C’est ce processus que la NASA cherche à étudier demain matin.
Le passage de l’ombre de la Lune lors d’une éclipse modifie le nombre total d’électrons de l’ionosphère. (Image : Semeter et al. / Lettres de recherche géophysique)
Barjatya a expliqué : « Si vous considérez l’ionosphère comme un étang avec de douces ondulations, l’éclipse est comme un bateau à moteur qui déchire soudainement l’eau.
« Cela crée un sillage immédiatement en dessous et derrière lui, puis le niveau de l’eau monte momentanément à mesure qu’il rentre. »
En fait, lors de la dernière éclipse solaire au-dessus des États-Unis, survenue en août 2017, des fluctuations atmosphériques ont été détectées par des instruments à plusieurs centaines de kilomètres de la trajectoire de l’éclipse.
Ces changements ont également eu un effet notable sur le fonctionnement des infrastructures spatiales telles que les satellites de communication et le GPS.
Barjatya a ajouté : « Toutes les communications par satellite traversent l’ionosphère avant d’atteindre la Terre. À mesure que nous devenons de plus en plus dépendants des ressources spatiales, nous devons comprendre et modéliser toutes les perturbations de l’ionosphère.
La mission est dirigée par le professeur Aroh Barjatya, sur la photo, de l’Université aéronautique Embry-Riddle. (Image : Installation de vol Wallops de la NASA / Berit Bland)
L’acronyme de la mission – APEP – est un clin d’œil à la divinité serpent de la mythologie égyptienne antique, qui aurait poursuivi son ennemi, le dieu Soleil Ra, le dévorant occasionnellement et provoquant une éclipse.
Les trois fusées-sondes de l’APEP seront lancées depuis le champ de tir de missiles White Sands au Nouveau-Mexique à des intervalles de 35 minutes, centrées autour du pic local de l’éclipse.
Les sondes voleront juste à l’extérieur de la « trajectoire d’annularité » – la zone située directement dans l’ombre de la Lune où l’éclipse du « Cercle de feu » de demain sera visible.
Chaque fusée déploiera quatre petits instruments scientifiques, qui mesureront les changements dans la densité, la température et les champs électriques et magnétiques de l’ionosphère.
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Sur la photo : la carte de la NASA des éclipses solaires annulaires de ce week-end et totales de l’année prochaine (Image : NASA / Studio de visualisation scientifique / Michala Garrison / Ernie Wright)
L’avantage de l’utilisation de fusées-sondes, au-delà de leur haute fidélité, est qu’elles peuvent également mesurer les changements à différentes altitudes, lorsque les fusées suborbitales se déclenchent d’abord à travers l’atmosphère, puis retombent plus tard sur Terre.
En fait, les fusées APEP effectueront des relevés entre 45 et 200 milles au-dessus de la surface de la Terre le long de leur trajectoire de vol.
Barjatya a déclaré : « Les fusées sont le meilleur moyen d’observer la dimension verticale aux échelles spatiales les plus petites possibles.
« Ils peuvent attendre de se lancer au bon moment et explorer les basses altitudes où les satellites ne peuvent pas voler. »
Cela dit, les mesures des fusées de demain seront également étayées par un ensemble d’observations au sol – notamment des enregistrements de la densité ionosphérique, des mesures du vent et des balayages radar – et par des observations effectuées via des ballons à haute altitude.
Ensemble, toutes les données seront introduites dans les modèles d’ionosphère développés par des scientifiques de l’Université aéronautique Embry-Riddle et de l’Université du Colorado à Boulder.
Sur la photo : Peterson et Barjatya vérifient les flèches transportant les capteurs scientifiques d’une fusée (Image : Crédit : Wallops Flight Facility de la NASA / Berit Bland)
Les lancements de demain ne seront pas les seuls moments où les trois fusées APEP bénéficieront d’une sortie de collecte de données.
Après l’éclipse solaire de ce week-end, les scientifiques récupéreront les fusées, qui seront ensuite relancées depuis le Wallops Flight Facility de la NASA en Virginie le 8 avril 2024.
À cette date, une éclipse solaire totale traversera les États-Unis, du Texas au sud jusqu’au Maine au nord-est.
La deuxième série de lancements aura lieu plus loin de la trajectoire de l’éclipse que les expériences de ce week-end, notent les recherches.
Cependant, cela donnera à l’équipe de l’APEP l’opportunité de mesurer l’ampleur des effets d’une éclipse.
Après l’événement d’avril, la prochaine éclipse solaire totale qui ornera le ciel des États-Unis n’aura pas lieu avant une décennie. La prochaine éclipse annulaire n’aura quant à elle pas lieu avant 2046.
Barjatya a plaisanté : « Nous devons faire du foin pendant que le Soleil brille – ou, je suppose, pour la science des éclipses, alors que ce n’est pas le cas !
« Mais très sérieusement, cet ensemble de données révélera les effets généralisés des éclipses sur l’ionosphère aux plus petites échelles spatiales. »
