המטוסים שירדפו אחר ליקוי החמה והקשר הישראלי
ד"ר עמיר כספי ממרכז המחקר Southwest בבולדר, קולורדו, וצוותו ישתמשו במטוסים ועליהם מצלמות אינפרה אדום ייחודיות כדי לצלם את ליקוי החמה מגובה 15 קילומטרים
רוב האנשים בארצות הברית שיצפו בליקוי החמה ב-21 באוגוסט (יום שלישי הבא) ייהנו מכשתי דקות וחצי של ליקוי מלא, ואילו קבוצה אחת של מדענים, המקבלת מימון מנאס"א, תיהנה מהליקוי יותר משבע דקות. הסוד שלהם הוא לטוס בעקבות צל הירח בשני מטוסי סילון מסוג WB-57F המצוידים בציוד מיוחד. ויש גם נקודה ישראלית.
עוד כתבות באתר "הידען ":
עמיר כספי, חוקר בכיר במכון המחקר סאות'ווסט (Southwest) בבולדר, קולורדו, וצוותו ישתמשו בשני מטוסי המחקר מדגם WB-57F של נאס"א כדי לרדוף את החשיכה ברחבי ארה"ב ביום שלישי הבא. כספי וצוותו התקינו טלסקופים תאומים על חוטמיהם של המטוסים, וכעת הם מבקשים ללכוד את התמונות הברורות ביותר של האטמוספירה החיצונית של השמש - העטרה - וגם את התמונות התרמיות הראשונות אי פעם של כוכב חמה. כמו כן הם רוצים לחשוף כיצד משתנה הטמפרטורה על פני השטח של כדור הארץ בעת ליקוי החמה.
"אלה יכולות להיות התצפיות הטובות ביותר של תופעות המתרחשות בתדירות גבוהה בעטרה", מסביר דן סיטון מאוניברסיטת קולורדו בבולדר, חוקר שותף בפרויקט. "הרחבת זמן התצפית ועלייה לגבהים גבוהים מאוד עשויות לאפשר לנו לראות אירועים ולעקוב אחר תדרי אור שיהיו בלתי נראים כמעט בשתי הדקות של תצפיות מהקרקע".
סך זמן הליקוי יספק הזדמנות נדירה למדענים לחקור את השמש, ובייחוד את האטמוספירה שלה, כאשר הירח יכסה לחלוטין את השמש ויחסום באופן מושלם את אורה. העטרה תהיה חלשה, ורק בעת הליקוי יתאפשר לראותה על רקע השמיים הכהים. נאס"א מממנת 11 פרויקטים מדעיים ברחבי צפון אמריקה כדי שהמדענים יוכלו לנצל האירוע האסטרונומי הייחודי וללמוד עוד על השמש והשפעותיה על האטמוספירה העליונה של כדור הארץ.
העטרה מתחממת לטמפרטורה של מיליוני מעלות, אך השכבות האטמוספריות הנמוכות, כמו הפוטוספירה - המשטח הגלוי של השמש, מגיעות "רק" לכמה אלפי מעלות. מדענים אינם בטוחים כיצד קורה היפוך זה. תיאוריה אחת מציעה שגלים מגנטיים הנקראים גלי אלפאן (Alfvén) מעבירים אנרגיה באטמוספירה החיצונית של השמש, שם הם מתפזרים כחום. לחלופין יש הסוברים כי אלה פיצוצים זעירים, הנקראים nanoflares (להבות זעירות). פיצוצים אלה קטנים ותכופים מכדי לזהותם בנפרד, אבל השפעתם הקולקטיבית גדולה, ולפיכך הם עשויים לשחרר חום לתוך העטרה.
בשל מגבלות טכנולוגיות אף אחד עדיין לא ראה ישירות את הלהבות הזעירות האלה, אבל תמונות ברזולוציה גבוהה ובמהירות צילום גבוהה שיהיה ניתן לצלם ממטוסי WB-57F עשויות לחשוף את השפעתן על העטרה. לאחר המבצע יוכלו המדענים לנתח את התמונות בחדות גבוהה, שיצולמו 30 פעמים בשנייה, ולגלות תנועת גלים כאלה בעטרה כדי לראות אם הגלים נעים לעבר פני השטח או הרחק מפני השטח של השמש - ומהי עוצמתם.
"אנחנו רואים את הראיות של חימום הנובע מננו-להבות, אבל איננו יודעים היכן הן מתרחשות", אמר כספי. "אם הן מתרחשות גבוה יותר בעטרה, אנו עשויים לצפות לראות גלים שנעים כלפי מטה וגורמים לפיצוצים הקטנים להתרחש ולהגדיר מחדש באופן קולקטיבי את השדות המגנטיים. בדרך זו, ננו-להבות עשויות להיות גם החוליה החסרה המתירה את הבלגן הכאוטי של השדה המגנטי של השמש ומסבירה מדוע בעטרה יש לולאות מסודרות של שדות מגנטיים. הכיוון והאופי של הגלים יעזרו לנו להבחין בין המודלים המתחרים של חימום העטרה".
שני המטוסים, שייצאו משדה התעופה אלינגטון ליד מרכז החלל ג'ונסון של נאס"א ביוסטון, יטוסו מעל מיזורי, אילינוי וטנסי ויראו את הליקוי הכולל במשך כשלוש וחצי דקות כל אחד.
פיזיקה של מחקר התפוצצויות על השמש
בריאיון לאתר "הידען" מספר כספי, בן 39, כי נולד בתל אביב ועזב את ישראל כשהיה בן שש. ב-2001 סיים תואר הראשון בפיזיקה, אסטרונומיה מתמטיקה ומדעי המחשב באוניברסיטת מרילנד, וב-2010 סיים תואר שלישי ישיר בפקולטה לפיזיקה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי. נושא הדוקטורט היה פיזיקה של מחקר התפוצצויות על השמש.
"אני עובד במכון המחקר Southwest, מכון מדעי ללא כוונת רווח שמרכזו בטקסס, ואני נמצא בשלוחה של המכון בבולדר, קולורדו. הסיבה לפתיחת השלוחה לפני למעלה מ-20 שנה הייתה שבקולורדו, ובבולדר במיוחד, מבצעים הרבה מחקרים בתחום החלל - בפרט מחקרי שמש וטכנולוגיות Airospace. במעבדה שלי בבולדר אנחנו מבצעים מחקרי שמש וכוכבי לכת ועוסקים קצת גם באסטרופיזיקה. במסגרת זו אני החוקר הראשי של ניסוי תצפית ליקוי החמה בעזרת המטוסים של נאס"א", מספר כספי. "רוב המחקרים שלי עסקו בהתפרצויות שמש - אירועים מאוד אנרגטיים על השמש - ובשאלה מדוע העטרה חמה מאוד, מיליוני מעלות צלזיוס ולא רק אלפי מעלות. להתפוצצויות על השמש, שאני חוקר ב-15 השנים האחרונות, יש חלק בזה".
ליקויי חמה אינם דבר נדיר, האם כבר הטסתם את המטוסים הללו בעבר?
"לא. זו פעם ראשונה שאנחנו עושים תצפית מהסוג הזה, שבמהלכה אנחנו משתמשים במטוסים כדי לרדוף אחרי צל הירח. אומנם כבר היו מבצעים כאלה, הקונקורד רדף אחרי ליקוי חמה עוד ב-1973, אבל זו הפעם הראשונה שבה מטוסי WB-57F יבצעו תצפיות אסטרונומיות מהאוויר. המכשירים שאנחנו משתמשים בהם הם המכשירים הטובים ביותר שבהם נצפה אי פעם ליקוי חמה מהאוויר, ובכלל - זו הפעם הראשונה שנאס"א מבצעת ניסוי כזה. אלו מטוסים בעלי מוטת כנפיים גדולה".
תטוס על אחד המטוסים?
"על כל מטוס יהיו שני אנשי צוות שיפעילו את המכשירים, ואנחנו נצפה במה שהם יראו באמצעות שידור לווייני. אני כמובן עצוב שאני לא יכול להיות במטוס. זה הליקוי הראשון שלי ואני צריך לראות אותו בטלוויזיה, כי אשהה בטקסס, במקום שממנו ייצאו המטוסים".
אילו נתונים אתם מתכוונים לאסוף?
"בכל מטוס אנחנו משתמשים בשתי מצלמות, האחת באור רגיל, למעשה בתדר הירוק, והשנייה באור תת-אדום (5-3 מיקרון). שתיהן יצלמו ברזולוציה גבוהה בתדירות של 30 פעם בשנייה.
"המטוס יטוס במהירות 700 קמ"ש, ומהירות הצל תהיה בערך 2,300 קמ"ש באזור שבו נמתין לו. בזכות מהירות הטיסה נוכל להרוויח כ-45% יותר זמן לתצפית. כל מטוס יראה כמעט ארבע דקות. ואולם מכיוון שהמטוסים יחצו את הצל במרחק של כמאה ק"מ זה מזה, תהיה חפיפה של 20-10 שניות שבהן שני המטוסים יהיו בשני הצדדים של הצל. כל מטוס יקבל כמעט ארבע דקות של ליקוי מלא, ועם החפיפה ביניהם יהיו לנו בערך שבע דקות וחצי בין שני המטוסים.
"יש עוד יתרון לטיסה בגובה רב - 15 ק"מ. כך נהיה מעל העננים ובטוח נראה את הליקוי במלואו. בגובה של 15 קילומטר אנחנו מעל 90-85% של האטמוספירה, והדבר גם מעלה את איכות התמונות כי האור צריך לחצות אטמוספירה הרבה יותר דלילה מאשר לפני הקרקע, לרבות המערבולות בתחתית האטמוספירה".
אז למה שלא תשתמשו במטוסים על-קוליים?
"אפשר לטוס במהירות גבוהה ולהגדיל את זמן החשיפה לליקוי, אבל סביב מטוס הנע במהירות על-קולית נוצרות הרבה מערבולות והדבר מקלקל את איכות התמונות".
אם כך למה לא להשתמש בשלושה מטוסים או יותר?
"היינו רוצים להשתמש בהמון מטוסים, אבל כרגע יש רק שני מטוסים פעילים והשלישי מפורק לצורכי תחזוקה. אלו מטוסים משנות ה-50. כמו כן, יש רק שני מכשירים ולא היה לנו תקציב לקנות עוד מכשיר. אחת הסיבות שאנחנו משתמשים במטוס הזה ובמכשירים האלה היא כי המכשירים כבר היו קיימים ולא נדרש הרבה כסף כדי להתאים אותם לניסוי. אלו מכשירים שנבנו לאחר אסון הקולומביה כדי שמטוסים של נאס"א יוכלו 'לרדוף' אחר המעבורת בעת המראתה ולצלם אותה מגובה רב כדי לוודא ששום חלק לא נפל בזמן ההמראה. לא בנו אותם למחקר, אבל הצלחנו להתאים אותם למחקר שלנו".
הכתבה פורסמה באתר "הידען"
לפנייה לכתב/ת 
