کسوفهای کامل خورشیدی یکی از آن پدیدههای طبیعی هستند که تجربه واقعی آنها واقعاً شگفتانگیز است. من بهعنوان کسی که دو کسوف کامل خورشیدی را دیدهام و برای کسوف ماه آینده نیز برنامهریزی کردهام، میتوانم خودم را یک «شکارچی کسوف» واقعی بدانم. هیچ توصیفی نمیتواند حق مطلب را درباره تجربه مشاهده این پدیده ادا کند.
با این حال، کسوف تنها از نظر زیبایی اهمیت ندارد و در بازه زمانی بسیار کوتاه آن، فرصتهای علمی مهمی نیز وجود دارد. کسوف کامل خورشیدی که بهطور میانگین هر ۱۸ ماه یکبار رخ میدهد، فرصتی نادر برای مشاهده تاج خورشیدی است؛ یعنی جو بیرونی خورشید که به شکل حلقهای کمنور و رشتهمانند در اطراف قرص خورشید دیده میشود و در حالت عادی نور شدید خورشید آن را پنهان میکند.
با مطالعه تاج خورشیدی، دانشمندان شاید بتوانند یکی از معماهای قدیمی درباره خورشید را حل کنند: چرا تاج خورشیدی ۲۰۰ برابر داغتر از سطح خورشید است؟ اکنون شواهدی از این ایده وجود دارد که رویدادهای مغناطیسی باعث گرم شدن تاج خورشیدی میشوند، اما این موضوع هنوز بهطور کامل این معما را حل نکرده است. اینجاست که کسوفها اهمیت پیدا میکنند.
اگرچه تاج خورشیدی با دمای حدود یک میلیون درجه سانتیگراد، بسیار داغتر از سطح خورشید یا فتوسفر با دمای حدود ۵۵۰۰ درجه سانتیگراد است، اما نور بسیار کمتری دارد. سطح خورشید آنقدر درخشان است که تاج کمنور آن را کاملاً تحتالشعاع قرار میدهد. برای مطالعه تاج خورشیدی، دانشمندان از ابزاری به نام تاجنگار یا کورونوگراف استفاده میکنند که نور خورشید را مسدود میکند، اما این روش معایبی نیز دارد.
حتی با وجود مأموریتهای فضایی مدرن، کسوفهای کامل خورشیدی فرصتی منحصربهفرد برای مشاهده داخلیترین بخش تاج خورشیدی فراهم میکنند؛ منطقهای که مشاهده آن برای تاجنگارهای فضایی بسیار دشوار است.
پروفسور جیم وایلد، رئیس انجمن سلطنتی نجوم، به IFLScience گفت:
«حتی با وجود مأموریتهای فضایی مدرن، کسوفهای کامل خورشیدی فرصتی منحصربهفرد برای مشاهده داخلیترین بخش تاج خورشیدی فراهم میکنند؛ منطقهای که مشاهده آن برای تاجنگارهای فضایی دشوار است. این مشاهدات به ما کمک میکنند بفهمیم باد خورشیدی چگونه شتاب میگیرد و آبوهوای فضایی چگونه شکل میگیرد.»
در یک تاجنگار معمولی، ممکن است در بخشهایی از تصویر که در اطراف لبه دیسک مسدودکننده قرار دارند، یک حاشیه روشن ایجاد شود. این اثر به دلیل وینیتینگ و پراش نور هنگام ورود به تلسکوپ ایجاد میشود.
برای بهبود تصویر در بخشهایی که به دیسک مسدودکننده نزدیکتر هستند، باید این دیسک را تا حد امکان از دهانه ورودی تلسکوپ دور کرد.
به زبان ساده، هرچه تاجنگار، یعنی دیسکی که نور خورشید را مسدود میکند، از دوربین تلسکوپ دورتر باشد، میدان دید باریکتر میشود و میتوان به خورشید نزدیکتر نگاه کرد، بدون اینکه نور خیرهکننده آن همهچیز را تحتالشعاع قرار دهد. حالا چه چیزی را میشناسیم که یک تاجنگار عالی در فاصله حدود ۳۸۰ هزار کیلومتری از زمین قرار دارد؟ ماه!
به همین دلیل، کسوفهای کامل خورشیدی به دانشمندان اجازه میدهند مشاهدات بسیار ارزشمندی از تاج خورشیدی انجام دهند و تا حد ممکن به فتوسفر خورشید نزدیک شوند. جالب اینکه از روی زمین، در زمان کسوف میتوان جزئیات بیشتری از تاج خورشیدی را نسبت به مشاهده آن از فضا مشاهده کرد. اما در طول کسوف، تنها خورشید هدف مطالعه نیست.
پروفسور وایلد اضافه کرد:
«کسوف همچنین فرصتی نادر برای مطالعه واکنش جو زمین در زمانی فراهم میکند که دریافت انرژی خورشیدی بهطور موقت متوقف میشود. این موضوع اطلاعات ارزشمندی درباره پویایی جو و فرآیندهای یونوسفری در اختیار ما قرار میدهد.»
چرا در هر ماه جدید شاهد کسوف خورشیدی نیستیم؟
کسوفها شگفتانگیز هستند، اما متأسفانه هر ماه رخ نمیدهند. دلیل این موضوع آن است که مدار ماه به دور زمین نسبت به مدار زمین به دور خورشید، زاویهدار است.
در اینجا باید با واژه مهم و زیبای «همخطی سهگانه» یا Syzygy آشنا شویم؛ اصطلاحی برای قرار گرفتن سه جرم آسمانی در یک راستا. همخطی خورشید، ماه و زمین باعث ایجاد کسوف خورشیدی میشود. برای رخ دادن این پدیده، ماه باید در مرحله ماه نو قرار داشته باشد و در نقطهای از مدار خود قرار بگیرد که در همان صفحه مداری زمین به دور خورشید قرار گرفته باشد. به این نقطه «گره مداری» گفته میشود.
هیچچیز در فضا ثابت نیست و این گرهها نیز ثابت نمیمانند، بلکه همراه با حرکت ماه و زمین تغییر میکنند. گرههای مداری بهتدریج به دور زمین میچرخند و یک چرخش کامل آنها ۶۷۹۳ روز، یعنی تقریباً ۱۸.۶ سال، طول میکشد.
این حرکت، همراه با حرکت زمین و ماه، باعث میشود سالانه بین دو تا پنج کسوف رخ دهد و بهطور میانگین هر ۱۸ ماه یک کسوف کامل خورشیدی اتفاق بیفتد. با این حال، هر نقطه خاص روی زمین بهطور میانگین تنها یکبار در هر ۳۶۰ تا ۴۱۰ سال شاهد کسوف کامل خورشیدی است.
خوشبختانه، ماه آینده یک کسوف کامل خورشیدی در راه است. کسوف کامل خورشیدی اوت ۲۰۲۶ از مناطق قطبی شمالگان، ایسلند و اسپانیا عبور خواهد کرد و یکی از بهترین کسوفهای قابل مشاهده در اروپای غربی طی چند دهه آینده خواهد بود.
نخستین کسوف «مصنوعی» جهان
با توجه به اهمیت کسوفها، دانشمندان به این فکر افتادند که اگر بتوان چنین پدیدهای را در زمان دلخواه ایجاد کرد، مطالعه آن آسانتر خواهد بود. این هدف مأموریت Proba-۳ آژانس فضایی اروپا بود و سال گذشته، دانشمندان موفق شدند نخستین کسوف مصنوعی جهان را در فضا ایجاد کنند.
مأموریت Proba-۳ پرواز آرایشیافته در فضا را به یک هنر تبدیل کرده است. تاجنگار درون همان فضاپیما قرار ندارد، بلکه یک فضاپیمای دوم در فاصله ۱۵۰ متری در سمت خورشید پرواز میکند و با مسدود کردن خورشید، به فضاپیمای اول اجازه میدهد تصاویر شگفتانگیزی از این «کسوف مصنوعی» ثبت کند.
فضاپیمایی که در سمت خورشید قرار دارد، Occulter نام دارد و وظیفه آن مسدود کردن قرص خورشید برای فضاپیمای دیگر، یعنی Coronagraph، است. Occulter سایهای به عرض ۸ سانتیمتر روی ابزار نوری ASPIICS موجود در فضاپیمای Coronagraph ایجاد میکند.
آندری ژوکوف، محقق اصلی پروژه ASPIICS، سال گذشته توضیح داد:
«تصاویر کسوف مصنوعی ما با تصاویری که هنگام کسوف طبیعی گرفته میشوند قابل مقایسه هستند. تفاوت این است که ما میتوانیم در هر مدار ۱۹.۶ ساعته یک کسوف ایجاد کنیم، در حالی که کسوفهای کامل خورشیدی بهطور طبیعی تنها حدود یکبار و در موارد بسیار نادر، دو بار در سال رخ میدهند.»
«علاوه بر این، کسوفهای کامل طبیعی تنها چند دقیقه طول میکشند، اما Proba-۳ میتواند کسوف مصنوعی خود را تا ۶ ساعت حفظ کند.»
بنابراین، مأموریتهای فضایی میتوانند تصاویر طولانی و بدون وقفهای از تاج خورشیدی ثبت کنند، اما در مشاهده واضح پایینترین لایههای تاج خورشیدی با مشکل مواجه هستند. در نتیجه، برخی جزئیات و پویاییهای این منطقه را از دست میدهند؛ جزئیاتی که تنها در کسوفهای واقعی و البته با زمانبندی نهچندان راحت، از روی زمین قابل مشاهده هستند.
اما اگر چیزی بین این دو روش وجود داشته باشد چه؟
کسوفهای بیشتر، بیشتر!
اینکه کسوفهای خورشیدی هر ماه رخ نمیدهند، بیشتر از هر چیز یک مشکل مربوط به موقعیت است. ماه همچنان میتواند خورشید را بهطور کامل مسدود کند، به شرطی که در مکان مناسبی قرار داشته باشید؛ اگرچه در بیشتر موارد، این مکان روی زمین است.
اوایل امسال، دانشمندان پیشنهادی را برای یک مأموریت به آژانس فضایی اروپا ارائه کردند که «مأموریت پوشانندگی خورشیدی با کمک ماه» یا MESOM نام دارد. فضاپیمای پیشنهادی در مسیری حرکت خواهد کرد که به آن اجازه میدهد در هر ماه قمری شاهد کسوف کامل خورشیدی باشد.
با استفاده از یک فضاپیما، میتوان در فاصله مناسب به دور مرکز جرم مشترک زمین و ماه حرکت کرد و سپس هر ماه از سایهای که ماه ایجاد میکند عبور کرد و در این مدت شاهد کسوف کامل بود.
پروفسور لوسی گرین، که در مأموریت MESOM فعالیت میکند، به IFLScience گفت:
«MESOM از این واقعیت بهره میبرد که ماه، هنگامی که از فاصلهای مشابه فاصله زمین از خورشید مشاهده شود، یک پوشاننده طبیعی کامل برای خورشید است؛ زمانی که خورشید، ماه و زمین در یک راستا قرار میگیرند.»
«با استفاده از یک فضاپیما، در اصل میتوان در فاصله لازم به دور مرکز جرم مشترک زمین و ماه حرکت کرد و سپس ماهانه از سایهای که ماه ایجاد میکند عبور کرد و در این زمان شاهد کسوفهای کامل بود.»
این یک تصادف کیهانی شگفتانگیز است که ماه در بیشتر مواقع میتواند خورشید را بهخوبی بپوشاند؛ البته این اتفاق در کسوف حلقهای یا «حلقه آتش» رخ نمیدهد. دانشمندان همچنان از هر فرصتی برای مطالعه این پدیدهها استفاده خواهند کرد؛ چه کسوفهای طبیعی، چه مصنوعی، چه از فضا و چه از روی زمین.
و من نیز همچنان از زیبایی خیرهکننده این رویداد واقعاً ویژه در جهان شگفتزده خواهم شد؛ زمانی که ماه آینده با چشمان خودم، البته با تجهیزات محافظ مناسب، آن را از اسپانیا تماشا کنم.
