Pour la plupart des téléspectateurs, le 21 août, 2017, l'éclipse solaire totale durera moins de deux minutes et demie. Mais pour une équipe de scientifiques financés par la NASA, l'éclipse durera plus de sept minutes. Leur secret ? Suivre l'ombre de la Lune dans deux avions à réaction WB-57F modernisés.

Amir Caspi du Southwest Research Institute de Boulder, Colorado, et son équipe utilisera deux des jets de recherche WB-57F de la NASA pour chasser l'obscurité à travers l'Amérique le 21 août. Prenant des observations de télescopes jumeaux montés sur le nez des avions, Caspi capturera les images les plus claires de l'atmosphère extérieure du Soleil - la couronne - à ce jour et les toutes premières images thermiques de Mercure, révélant comment la température varie à la surface de la planète.

"Celles-ci pourraient bien s'avérer être les meilleures observations jamais réalisées sur les phénomènes à haute fréquence dans la couronne, " dit Dan Seaton, co-investigateur du projet et chercheur à l'Université du Colorado à Boulder, Colorado. "Prolonger le temps d'observation et aller à très haute altitude pourrait nous permettre de voir quelques événements ou de suivre des vagues qui seraient essentiellement invisibles en seulement deux minutes d'observations depuis le sol."

L'éclipse solaire totale offre une rare opportunité aux scientifiques d'étudier le Soleil, en particulier son atmosphère. Comme la Lune recouvre complètement le Soleil et bloque parfaitement sa lumière lors d'une éclipse, la couronne généralement faible est facilement visible sur le ciel sombre. La NASA finance 11 projets scientifiques à travers l'Amérique pour que les scientifiques profitent de l'événement astronomique unique pour en savoir plus sur le Soleil et ses effets sur la haute atmosphère de la Terre.

La couronne est chauffée à des millions de degrés, pourtant, les couches inférieures de l'atmosphère comme la photosphère – la surface visible du Soleil – ne sont chauffées qu'à quelques milliers de degrés. Les scientifiques ne savent pas comment cette inversion se produit. Une théorie propose que les ondes magnétiques appelées ondes d'Alfvén transmettent régulièrement de l'énergie dans l'atmosphère extérieure du Soleil, où elle est ensuite dissipée sous forme de chaleur. Alternativement, micro explosions, appelées nanoflares - trop petites et fréquentes pour être détectées individuellement, mais avec un effet collectif important, pourrait libérer de la chaleur dans la couronne.

En raison des limitations technologiques, personne n'a encore vu directement les nanoflares, mais les images haute résolution et haute vitesse à prendre des jets WB-57F pourraient révéler leurs effets sur la couronne. Les images haute définition, capturé 30 fois par seconde, seront analysés pour le mouvement des vagues dans la couronne pour voir si les vagues se rapprochent ou s'éloignent de la surface du Soleil, et avec quelles forces et tailles.

"Nous voyons la preuve du chauffage par nanoflare, mais nous ne savons pas où ils se produisent, " a déclaré Caspi. " S'ils se produisent plus haut dans la couronne, nous pourrions nous attendre à voir des vagues se déplacer vers le bas, au fur et à mesure que les petites explosions se produisent et reconfigurent collectivement les champs magnétiques."

De cette façon, les nanoflares peuvent également être le chaînon manquant responsable du démêlage du désordre chaotique des lignes de champ magnétique à la surface du Soleil, expliquant pourquoi la couronne a des boucles nettes et des ventilateurs lisses de champs magnétiques. La direction et la nature des ondes observées permettront également de distinguer les modèles concurrents de chauffage coronal.

Les deux avions, le lancement depuis Ellington Field près du Johnson Space Center de la NASA à Houston observera l'éclipse totale pendant environ trois minutes et demie chacun alors qu'ils survolent le Missouri, l'Illinois et le Tennessee. En volant haut dans la stratosphère, les observations prises avec des télescopes embarqués éviteront de regarder à travers la majorité de l'atmosphère terrestre, améliorant considérablement la qualité de l'image. A l'altitude de croisière des avions de 50, 000 pieds, le ciel est 20 à 30 fois plus sombre que vu du sol, et il y a beaucoup moins de turbulences atmosphériques, permettant aux structures fines et aux mouvements de la couronne solaire d'être visibles.

Les images du Soleil seront principalement capturées aux longueurs d'onde de la lumière visible, en particulier la lumière verte émise par le fer fortement ionisé, surchauffé par la couronne. Cette lumière est idéale pour montrer les fines structures de l'atmosphère extérieure du Soleil. Ces images sont complémentaires des télescopes spatiaux, comme le Solar Dynamics Observatory de la NASA, qui prend des images principalement en lumière ultraviolette et n'a pas la capacité pour l'imagerie à grande vitesse qui peut être capturée à bord du WB-57F.

Les observations de Mercure seront également prises une demi-heure avant et après la totalité, quand le ciel est encore relativement sombre. Ces images, prise dans l'infrarouge, sera la première tentative de cartographie de la variation de température à la surface de la planète.

Mercure tourne beaucoup plus lentement que la Terre - un jour Mercurial correspond à environ 59 jours terrestres - de sorte que le côté nuit se refroidit à quelques centaines de degrés en dessous de zéro tandis que le côté jour cuit à 800 ° F. Les images montreront à quelle vitesse la surface se refroidit, permettant aux scientifiques de savoir de quoi est composé le sol et à quel point il est dense. Ces résultats donneront aux scientifiques un aperçu de la formation de Mercure et d'autres planètes rocheuses.

Les images de la couronne permettront également à l'équipe de rechercher une famille hypothétique d'astéroïdes appelés vulcanoïdes. On pense que ces objets orbitent entre le Soleil et Mercure, et sont les restes de la formation du système solaire. S'il est découvert, Les volcanoïdes pourraient changer ce que les scientifiques comprennent de la formation des planètes.