Как лодка, плывущая по воде, лунная тень создавала волны в верхних слоях земной атмосферы во время исторического полного солнечного затмения, которое прошло по континентальной части США 21 августа.

Полное солнечное затмение происходит на Земле каждый год или два, но это было первое за столетие затмение, которое пересекло страну от побережья до побережья.

Десятки профессиональных наблюдателей и любителей заранее настроили свои инструменты в надежде изучить один из множества удивительных феноменов, которые можно увидеть только во время солнечного затмения. Исследователи из Обсерватории Haystack Массачусетского технологического института и Университета Тромсе в Норвегии тоже надеялись найти доказательства этого феномена, называемого головной ударной волной.

Теория головной ударной волны, названной по аналогии с V-образной рябью, которая исходит от носа корабля при движении по воде, предполагает, что полное солнечное затмение создает карманы воздуха с высоким давлением под тенью Луны, которая затем пересекает воздух с низким давлением по всей планете. Эти воздушные карманы, в свою очередь, должны создавать небольшие, но доступные для обнаружения головные ударные волны в атмосфере.

Теория возникла в 1970-х годах, но до сих пор не была документирована. Благодаря затмению 2017 года исследователи получили первые однозначные доказательства слабых волн.

Во время августовского затмения команда собрала данные около 2000 спутников, размещенных по всей Северной Америке. В результате они обнаружили крошечные волны в ионосфере Земли. Эта верхняя область атмосферы начинается в 60 км над поверхностью. Атомы в ней электрически заряжены из-за солнечной и космической радиации.

«Хотя воздействия затмений на верхнюю атмосферу изучались в течение нескольких десятилетий, это был первый случай беспрецедентного спутникового покрытия, которое помогло зафиксировать удивительные детали ионосферных волн», — сказал ведущий автор исследования Шун-Ронг Чжан из Массачусетского технологического института.

«Новое исследование указывает, что с затмением связаны только определенные типы ионосферных волн. Чтобы количественно понять наши наблюдения, требуется более сложная работа по моделированию», — добавил специалист.

Заряженные частицы в ионосфере отражают радиоволны, поддерживая наши системы связи. Но, как сообщил Чжан, головные волны от затмения были не настолько интенсивными, чтобы повлиять на эти системы или электрическую сеть.

По словам авторов, важность исследования заключается в обнаружении сложных взаимосвязей между Солнцем, Луной, нейтральной атмосферой Земли и ионосферой, в которых еще предстоит разобраться.

Ученые надеются подтвердить открытие и продолжить разгадывание тайн ионосферы. Но следующий шанс представится только в апреле 2024 года, когда еще одно полное солнечное затмение проследует из Техаса в Новую Англию.

Исследование опубликовано в Geophysical Research Letters.