Le 14 décembre, 2020, l'ombre de la Lune courait à travers le Chili et l'Argentine, jeter un mince ruban de terre en bref, l'obscurité de la mi-journée.

Ceux qui se trouvaient sur le chemin de cette éclipse solaire totale ont entrevu le système solaire en mouvement. Lors d'une éclipse solaire, la Lune passe entre le Soleil et la Terre, couvrant la face brillante du Soleil. Le temps le permet, une éclipse totale révèle le Soleil autrement caché, halo blanc perle d'une atmosphère, appelé la couronne.

Une semaine avant, un groupe de scientifiques a prédit à quoi ressemblerait la couronne pendant cette éclipse particulière. La couronne se déplace en réponse à l'évolution du champ magnétique du Soleil. Les gaz super chauds, connus sous le nom de vent solaire, soufflent en rafale de la couronne et traversent le système solaire. Ce flux façonne les conditions dans l'espace connues sous le nom de météo spatiale. La modélisation de la couronne est un élément clé pour comprendre et éventuellement prédire la météo spatiale, qui affecte les astronautes, satellite, et la technologie du quotidien, comme la radio et le GPS.

Il est facile de prédire quand et où une éclipse solaire totale se produira. Mais prédire l'apparition de la couronne est beaucoup plus difficile, puisque le champ magnétique du Soleil est si vaste et compliqué. En comparant les prédictions corona aux photographies d'éclipses du sol, les chercheurs peuvent tester leurs modèles et identifier où ils pourraient être améliorés.

Predictive Science Inc.—une société de recherche privée basée à San Diego, Californie, et soutenu par la NASA, la Fondation nationale des sciences, et le Bureau de la recherche scientifique de l'Air Force — utilisé les données de l'Observatoire de la dynamique solaire de la NASA, ou SDO, pour développer leur prédiction. La division NASA Advanced Supercomputing (NAS) du centre de recherche Ames de l'agence dans la Silicon Valley, Californie, pris en charge les calculs, en plus de la National Science Foundation.

Le Soleil est constamment en ébullition. L'énergie et les champs magnétiques traversent l'étoile. Savoir où ils vont est essentiel pour prédire le comportement du Soleil, mais c'est une question difficile, comme demander où un grain de riz va monter et descendre dans une marmite bouillonnante. Pour l'instant, le modèle des chercheurs s'appuie sur les cartes magnétiques de SDO de la surface du Soleil pour capturer comment le champ magnétique façonne la couronne au fil du temps.

Actuellement, le Soleil devient plus actif, ce qui rend la tâche plus délicate. Quand le Soleil est actif, l'apparence de la couronne peut changer en quelques jours seulement. L'activité du Soleil augmente et diminue au cours de son cycle naturel d'environ 11 ans. Le Soleil a dépassé le minimum solaire en décembre 2019, marquant la transition vers un nouveau cycle solaire.

Lorsque l'éclipse du 14 décembre est arrivée, la couronne était plus brumeuse et plus calme que prévu. La prédiction a montré des structures définies, lequel, tout en étant à peu près au bon endroit, étaient plus définis que ce qui apparaissait dans la réalité.

"Avec la reprise de l'activité du Soleil, c'était intéressant de voir à quel point le jour de l'éclipse a changé, ", a déclaré Cooper Downs, chercheur en sciences prédictives.

L'échantillonnage des données pourrait expliquer en partie les différences. Les données de l'équipe comprenaient un fort point chaud d'activité magnétique. Deux semaines avant l'éclipse, une éruption solaire et une éruption semblable à une anémone ont éclaté à partir de cet endroit. Plus tard, la région s'est affaiblie, assez pour que cette partie de la couronne se relâche le jour de l'éclipse. Mais les données de l'équipe n'incluaient pas la décomposition qui a suivi, la prédiction résultante avait donc un champ magnétique plus fort et une couronne plus définie de ce côté.

Une bulle d'une éruption solaire, appelée éjection de masse coronale, est également visible en bas à gauche de la couronne, un autre signe de l'activité montante du Soleil. L'éruption semble avoir éclaté du Soleil quelques heures avant l'éclipse.

Les observations de Solar Orbiter pourraient aider à améliorer ces modèles. Actuellement, les chercheurs sont limités à des mesures du point de vue de la Terre dans le plan de l'écliptique - la ceinture de l'espace, à peu près aligné avec l'équateur du Soleil, que toutes les planètes orbitent. Lorsque Solar Orbiter, qui a été lancé en février 2020, obtient des mesures du champ magnétique à d'autres endroits, et éventuellement, aux pôles nord et sud du Soleil, les chercheurs auront une vision plus complète de notre étoile.

Le groupe de recherche a produit une prédiction pour chaque éclipse ces dernières années, faire des ajustements et des améliorations à chaque fois. En 2017, ils ont également utilisé les données de la NASA et le superordinateur des Pléiades à Ames pour prédire l'apparition de la couronne le 21 août. Éclipse de 2017 à travers les États-Unis. Les observations SDO de filaments - des structures ressemblant à des serpents à la surface du Soleil - ont aidé à affiner le modèle. Pour une éclipse de 2019, les chercheurs ont amélioré leur modélisation du champ magnétique du Soleil aux pôles, qui influence fortement la forme de la couronne pendant le minimum solaire.

Un changement qu'ils ont apporté cette année est un modèle plus précis des températures dans la couronne. Au lieu de faire du matériau solaire chargé électriquement dans leur simulation une seule température uniforme, ils permettent des températures séparées pour différents types de particules. Après l'éclipse, le groupe comparera son modèle à la réalité et continuera à ajuster la simulation.

« Nous nous sommes engagés pour faire avancer le modèle, " a déclaré Downs. Les écarts entre la prédiction et la réalité démontrent à quel point les éclipses sont importantes pour les modélisateurs, il a dit. "Si ça ne s'accorde pas bien, cela vous dit juste combien de temps nous devons aller. »