Lorsqu'une éclipse solaire plonge le pays dans l'obscurité le 21 août, Nathaniel Frissell sera posté directement le long du chemin de l'ombre, diriger l'une des plus grandes expériences ionosphériques de l'histoire des sciences spatiales depuis le porche arrière d'une cabane à Gilbertsville, Kentucky.

Avec une antenne filaire de 102 pieds, il contactera un réseau d'opérateurs radioamateurs qu'il a réunis dans le monde entier pour tester la force et la portée de leurs signaux haute fréquence comme mesure de l'impact de l'éclipse sur l'atmosphère terrestre. Plus d'une semaine à l'avance, près de 200 opérateurs - du New Jersey, au Tennessee, au Wyoming aux États-Unis et dans des régions éloignées comme le Chili, La Grèce et l'Inde - ont déjà signé ce jour-là pour être « citoyens-scientifiques » en enregistrant leurs contacts les uns avec les autres. Leur nombre augmente chaque jour.

« Entre autres phénomènes, nous espérons utiliser nos transmissions radio pour identifier quelle partie de l'ionosphère est touchée par l'éclipse et combien de temps les effets durent, " explique Frissell, un professeur adjoint de recherche en physique au Centre de recherche solaire terrestre du NJIT et un praticien sophistiqué de la radio amateur qui a l'intention d'élever le rôle de la technologie dans la recherche en sciences spatiales. Il partagera les données et les analyses de la journée lors de la réunion annuelle de l'American Geophysical Union en décembre.

Frissell prépare cet événement rare depuis plus de deux ans. Alors qu'un doctorat étudiant à Virginia Tech, il a fondé la Ham Radio Science Citizen Investigation (HamSCI), une organisation qui relie les chercheurs professionnels tels que les physiciens de l'espace et les astronomes à la communauté des radioamateurs. En fusionnant leurs données, les différents groupes seront en mesure de construire une image complète des effets atmosphériques causés par des événements météorologiques spatiaux allant de l'éclipse solaire plus tard ce mois-ci à des phénomènes plus courants, comme les éruptions solaires. En 2014, il a d'abord démontré l'utilisation des données radioamateur en montrant les effets d'une éruption solaire de classe X sur les communications à haute fréquence.

Sur le campus de NJIT, membres de l'équipe d'opérateurs radioamateurs de premier cycle de Frissell, dont Spencer Gunning, Joshua Vega et Joshua Katz, ont construit un site Web et développé des outils d'analyse de données qui leur permettront de recueillir et d'interpréter les observations générées pendant l'éclipse. Des centaines de jambons du monde entier prévoient de participer à cet événement, et ils généreront un ensemble de mesures vaste et diversifié.

Katz, avec Shaheda Shaik, étudiant en physique et chercheur au Centre de recherche solaire-terrestre du NJIT, donnera une conférence sur l'éclipse à l'observatoire des United Astronomy Clubs of New Jersey (UACNJ) à Jenny Jump State Forest samedi, 19 août. Katz retournera à l'observatoire le 21 août avec d'autres membres du club de radio amateur NJIT K2MFF pour participer aux expériences HamSCI Eclipse Ham Radio. Ils prévoient d'opérer à l'extérieur pour pouvoir voir l'éclipse tout en utilisant leurs radios.

« Nous participerons à un effort international de collecte de données, en savoir plus sur les effets de la météo spatiale de l'éclipse, exposer le grand public à la radio amateur et regarder un bel événement solaire unique dans une vie le même jour, " dit Katz. " C'est plus d'excitation que ce que les programmeurs et les analystes de données comme moi sont généralement autorisés à avoir en une seule séance ! "

Le New Jersey connaîtra une éclipse partielle - environ 75 pour cent de couverture d'ombre ce jour-là - commençant peu après 13 heures. Les visiteurs peuvent participer ce jour-là à l'événement d'observation Eclipse de l'UACNJ. (Voir http://www.uacnj.org pour plus de détails.)

Frissell appelle l'éclipse "un événement spectaculaire qui a saisi l'imagination du public".

"Ce qui est passionnant du point de vue d'un chercheur, c'est que les gens ont accès à des outils tels que des radios numériques et des ordinateurs qui sont connectés d'une manière qu'ils n'étaient pas dans le passé, nous permettant de faire des observations puis de les collecter et de les partager, " note-t-il. " Pour nous, c'est une occasion inhabituelle d'apprendre des choses que nous ne savons pas sur l'ionosphère, la région électrifiée de la haute atmosphère terrestre formée lorsque la lumière ultraviolette du Soleil déloge les électrons des particules neutres telles que l'oxygène, l'azote et l'hélium. C'est l'une des rares fois où nous sommes en mesure de mener une expérience contrôlée autour d'un événement météorologique spatial. Normalement, nous n'avons aucune connaissance avancée sur quand, où et comment ils se produisent."

Les radioamateurs s'intéressent vivement à l'ionosphère, en partie parce qu'il leur permet de communiquer entre eux sur des milliers de kilomètres et malgré la courbure de la Terre, ce qui perturbe les communications en visibilité directe normales. Leurs ondes radio à haute fréquence rebondissent sur la haute atmosphère et sont réfractées de l'autre côté du globe. La composition de l'ionosphère à différents niveaux affecte leur capacité de transmission.

"Une station au Texas peut normalement ne pas être en mesure de parler à une station du Dakota du Nord sur une fréquence particulière à une certaine heure de la journée. Cependant, l'éclipse modifiera l'état ionosphérique et créera éventuellement des voies de communication qui n'existent pas normalement. Nous allons rechercher ces changements, entre autres impacts, " note-t-il. " Si vous modifiez soudainement l'ionosphère comme cela se produit lors d'une éclipse, en réduisant le nombre d'ions ou en changeant la température, par exemple, crée-t-il des vagues ou des instabilités ? Dans quelle mesure ces effets peuvent-ils être détectés ? »

Une source majeure de données HamSCI provient du Reverse Beacon Network (RBN). Le Reverse Beacon Network est un réseau de réception radio automatisé (1,8 - 144 MHz) créé et maintenu volontairement par des opérateurs radioamateurs. L'American Radio Relay League (ARRL) travaille avec HamSCI pour organiser et promouvoir une Solar Eclipse QSO Party (hamsci.org/seqp), un événement d'exploitation semblable à un concours conçu pour obtenir des jambons sur l'air pendant l'éclipse.