8月21日的日全食， 科學家們要放大招了！

8月21日，太陽、月亮和地球將排成一條直線，月影把太陽整個遮住，使白天變成夜晚，美國將迎來千載難逢的日全食現象，屆時全美大範圍可以見到這一天文奇觀。

這次的日全食不僅讓全球天文愛好者蠢蠢欲動，同樣也是研究人員們的「技術盛宴」。研究人員已準備好借這次日食的機會，在地上、天上和太空里測試最新的技術。

當月球的陰影掃過美洲大陸時，研究人員們將在選好的有利觀測位置上等待著日食的出現，這些位置分佈於一條寬約110公里的路線上。

太陽物理學家們（solar physicists）希望能通過此次日食獲得比以往更全面的信息，並以此來開發新的觀測技術。

資深日食追蹤者、夏威夷大學馬諾阿市太陽物理學家Shadia Habbal說：「日食之美在於，每次觀測時你都會產生一種衝動，去尋找可以促進學科發展的新事物。」

圖丨一些在這次日食經過線上計劃實施的研究項目，藍線附近從左往右分別為：日冕的偏振研究、日冕磁場的紅外研究、製圖和天氣應對、使用Gulfstream V型飛機的紅外研究、大氣對無線電影響的研究

大概每18個月發生一次的日全食，為研究人員提供了研究日冕的絕佳機會。通常來說，研究人員會用一種叫日冕儀的儀器擋住太陽本體以顯示出太陽周圍的日冕，但裝在衛星和地面望遠鏡上的日冕儀的效果卻並不理想：為了保護其他儀器不受強太陽光的損害，日冕儀的安裝位置使它們擋住了略大於太陽本體的區域，導致部分日冕也被擋住。

而在日全食期間，月球會完美的遮住太陽，使日冕可以被更好地觀測到。多個世紀以來，天文學家通過觀測日食已經取得了許多重大科研進展，如氦氣的發現和驗證愛因斯坦的相對論。

在這次即將到來的日食期間，一項主要的研究計劃是使用灣流V 型飛機（Gulfstream V plane）來探測處於紅外波段的日冕中的磁流（該種磁流很難在地面被精準測量）。

項目負責人之一、馬薩諸塞州劍橋的哈佛-史密森學會天體物理學中心（CfA）的研究所Jenna Samra說：「過去，研究人員曾專註於研究太空中處於紫外波段和地面上可見光波段的日冕，而當下先進敏感的紅外探測器為研究日冕提供了一種新的途徑。 」

圖丨多個世紀以來，科學家們藉助日全食實現了多次根本性的技術突破。（圖為1979年的日全食）

日冕磁場會以強大的電流從太陽表面釋放出能量，而紅外研究能揭示更多關於它的信息：安裝在飛機上的紅外儀器將在日冕周圍的幾處位置收集詳盡的光譜信息，通過光譜中特定的線與線間的距離，科學家們能間接計算出該位置的磁場強度。

飛機的預計飛行高度約為15公里，可以避開所有雲層，並將在飛越密蘇里州、肯塔基州和田納西州的過程中觀察到約為4分鐘的日全食。美國國家大氣研究中心高空觀測站主任Scott Mchintosh說：「在飛機上測試像紅外光譜儀這樣的儀器，有助於科學家們開發能在太空中使用的下一代探測技術，為各種科學應用和研究提供更加快捷和低成本的數據採集方式。」

類似的，NASA也準備使用兩架噴氣飛機來追蹤此次的日食。這些飛機上將配備有可以捕獲「日冕細絲」運動的高速攝像機。該項目的負責人、博爾德西南研究所的天文學家Amir Caspi說：「理想的話，我們能發現能量加熱日冕背後的機理，而這到目前為止都是極難被捕捉到的。」

這兩架噴氣飛機將一起在預計7分鐘以上的時間內收集數據。在進行紅外探測的同時，它們還將繪製出第一張水星的熱感圖，並以此尋找祝融星——一種可能存在於太陽和水星之間的的小行星。

在日食期間，地面人員也會進行相關的研究，比如Habbai製作日冕溫度圖的長期項目。今年，她將在美國西部的5個觀測地點部署30人，使用改進型探測器尋找過熱元素（如鐵和氬）的光譜線。她說：「這將能揭示一般情況下難以收集的日冕化學信息。」

巴黎天體物理研究所天文學家Serge Koutchmy說，這次在愛達何州的一個山谷中，還有一支法國的研究小組將會分析日冕中的光譜線來支持CfA的研究。並且，該小組還將使用新型測光儀器繼續測量太陽半徑的工作。

目前，太陽的真實半徑仍是個謎，該小組會通過研究月亮在「接觸並蓋住」太陽時星星光線的變化來測量太陽的半徑（P. Lamy et al. Solar Phys. 290, 2617–2648; 2015）。