В продължение на векове наблюдателите на слънчеви затъмнения описват странен феномен, известен като сенчести ивици, който се появява непосредствено преди и след пълната фаза – периодът, в който Луната напълно закрива светлината на Слънцето и небето потъмнява. Дълги тъмни линии, разделени от светли пространства, сякаш пробягват по земята или по стените на сградите. 

Дейвид Търншек, професор по физика и астрономия в Университета на Питсбърг, за първи път вижда сенчести ивици като тийнейджър.

„Трябва да съм бил на 14 години. Отидох да наблюдавам пълно затъмнение близо до Вирджиния Бийч. Беше 1970 г., бях си направил собствен телескоп и отидох там, за да се опитам да заснема затъмнението“, разказва пред CNN Търншек, който е и директор на обсерваторията „Алегени“ в Питсбърг.

„И докато бях там, забелязах, че точно преди пълното затъмнение тези светлинни ивици се движеха по земята.“

Човешкото око лесно може да забележи сенчестите ивици, но те са трудни за фотографиране и заснемане на видео заради слабия контраст.

Научната работа на Търншек като астроном е съсредоточена основно върху формирането на галактиките и квазарите – ярките ядра на далечни древни галактики. Въпреки това той запазва младежкото си любопитство към сенчестите ивици – явление, за което съществуват две основни теории, но все още няма окончателно обяснение.

Предстоящото в сряда пълно слънчево затъмнение ще даде на учените още една възможност да изследват тази загадка. Наблюдателите ще могат да следят явлението, когато ивицата на пълното затъмнение премине през най-северната част на Русия, източна Гренландия, западна Исландия, северната половина на Испания и североизточния край на Португалия.

Пространството около Земята става все по-пренаселено - броят на спътниците и космическите отпадъци нараства, което повишава риска от сблъсъци

Почистването на космическия боклук може да се превърне в следващия голям бизнес

Изненадващи резултати

През 2017 г. пълно слънчево затъмнение прекосява Съединените щати от единия до другия бряг за първи път от 99 години. След като получава финансиране от НАСА за изследване на явлението, Търншек пътува до Тенеси с група студенти от Университета на Питсбърг, които се наричат „Pitt shadow bandits“.

Целта им е да проверят водещата теория, предложена за първи път през 80-те години на XX век, според която сенчестите ивици се причиняват от турбулентността – неравномерното движение на въздушните потоци в атмосферата. Когато Луната закрие почти цялото Слънце непосредствено преди пълната фаза и остане само тънък сърп от слънчева светлина, въздействието на атмосферната турбулентност става видимо. По същата причина звездите, наблюдавани от Земята, изглеждат сякаш трептят. При Слънцето обаче този ефект обикновено не се забелязва заради големия размер на неговия видим диск.

Групата поставя на земята и на борда на балон, издигащ се на голяма височина, светлинни детектори, наречени фотодиоди. Те събират данни за светлинните модели преди и след пълната фаза.

След това данните са анализирани с помощта на спектрограми – метод за визуално представяне на интензитета на светлинните вълни и промените им във времето. Ако преобладаващата теория е вярна, екипът би трябвало да регистрира сенчести ивици на земята, но не и на балона, който се намира на височина 25 километра – над по-голямата част от земната атмосфера.

Резултатите обаче са изненадващи, спомня си Търншек. Изследователите установяват устойчив сигнал с честота 4,5 херца – мярка за това колко пъти в секунда една светлинна вълна преминава през определена точка – както на голяма височина, така и на земята.

„Видяхме този ефект над по-голямата част от атмосферата и на земята, което означаваше, че водещата теория за сенчестите ивици може да е погрешна в смисъл, че това не е единственото възможно обяснение за тях“, казва той.

Резултатите от затъмнението през 2017 г. насочват към друго възможно обяснение – т.нар. дифракционно-интерференционна теория. Дифракцията възниква, когато светлинните вълни срещнат препятствие. Например, когато светлината срещне остро препятствие или премине покрай ръб, като острието на нож, вълните променят посоката си и взаимодействат помежду си, създавайки редуващи се тъмни и светли ивици. 

„В определен период това беше най-популярната теория – че става дума за някакъв дифракционно-интерференционен ефект“, обяснява Търншек.

Нова стратегия за управление на енергията ще позволи на космическата сонда да продължи да събира ценни научни данни

Voyager 2 получава още време за изследване на междузвездното пространство

„Идеята е следната: имаме затъмнение и Луната, макар ръбът ѝ да е извит, действа донякъде като остър ръб.“

Екипът проверява дали регистрираният сигнал не се дължи на неизправност в електрониката, довела до погрешни показания. Търншек и студентите му започват да търсят възможност да повторят експеримента, като отбелязват, че резултатите не означават непременно, че преобладаващата теория е грешна.

„Когато в науката имаме сложна ситуация, често се оказва, че две неща са верни едновременно и и двете допринасят за дадено явление“, посочва Търншек.

Почти десетилетие по-късно, по време на пълното слънчево затъмнение на 8 април 2024 г., Търншек отвежда друг студентски изследователски екип в Конкан, Тексас, разположен в ивицата на пълното затъмнение и на място, където се очаква небето да бъде най-ясно.

Въпреки че учените използват по-чувствителни сензори и разширяват обхвата на измерванията, облачността им пречи да регистрират сенчести ивици. Екипът пуска два балона за голяма височина със светлинни сензори и 31 метеорологични балона за измерване на температурата, атмосферното налягане, скоростта на вятъра и влажността.

„През по-голямата част от времето на земята беше облачно, но изстреляхме двата балона за голяма височина и не регистрирахме никакъв сигнал, който да се дължи на сенчестите ивици, въпреки че детекторът ни беше много по-чувствителен“, коментира Търншек. „Разбира се, бях изключително разочарован.“

Екипът успява да разположи допълнителен комплект светлинни сензори и на самолет, който лети над Върмонт, където небето е по-ясно. Спектрограмата от самолета обаче не показва сигнал с честота 4,5 херца – моделът, регистриран от балона на голяма височина по време на затъмнението през 2017 г. Изследователите също така не успяват да направят съответстващи наблюдения на сенчести ивици от земята във Върмонт, което не позволява да бъдат направени категорични изводи от данните.

Загадката остава нерешена

Търншек ще пътува с няколко свои колеги до Леон, Испания, за да наблюдава предстоящото слънчево затъмнение, но казва, че няма да може да повтори същия експеримент заради сложната логистика. Този път той ще бъде там предимно като турист.

Телескоп в Чили регистрира спектрални линии от облака прах, издигнат при удара

Сблъсъкът на ракета на SpaceX с Луната може да предостави ценни данни за бъдещите лунни мисии

„Първоначално реших просто да отида в Испания и да се насладя на затъмнението, защото това е невероятно преживяване, но, разбира се, не можах да се сдържа и вземам със себе си един от електронните ни детектори.“

В най-добрия случай Търншек се надява да регистрира и заснеме на видео сенчестите ивици, използвайки същото наземно оборудване, което е използвал в Тексас през 2024 г. Без измервания от височина със самолет или балон обаче няма да е възможно да се изяснят противоречивите резултати.

Как могат да се видят сенчестите ивици

Търншек не е единственият изследовател, който ще се опита да регистрира сенчестите ивици в сряда.

Гордън Телепън, любител на затъмненията, който през 2017 и 2024 г. работи като посланик на НАСА за популяризиране на знанията за тези явления, ще наблюдава затъмнението от испанския остров Майорка. Той е виждал сенчести ивици при пет от общо седемте затъмнения, на които е присъствал.

„Няма да ги видите върху трева, асфалт или нещо подобно. Необходима ви е гладка повърхност в светъл цвят“, пояснява пред CNN Телепън, който е създал приложение за слънчеви затъмнения, включващо напомняне кога да се следи за появата на ивиците.

„Ако искате да ги видите, трябва да знаете, че търсите редици от ивици. Трябва предварително да знаете какво търсите. Те ще бъдат много бледи.“

Сенчестите ивици лесно могат да бъдат пропуснати, отбелязва той, защото се появяват непосредствено преди пълната фаза – най-вълнуващият момент, когато наблюдателите носят защитни очила и гледат нагоре към последния тънък сърп на Слънцето.

За първи път астрономи потвърждават наличието на атмосфера около скалиста екзопланета в обитаемата зона, където температурите позволяват съществуването на течна вода

Търсенето на планета като Земята отбеляза мащабна крачка напред след ново астрономическо откритие

Джо Конти, независим изследовател и любител на физиката от Масачузетс, приканва наблюдатели на затъмнението в Исландия и Испания да заснемат оптичната загадка със смартфоните си като част от граждански научен проект. По думите му досега пет групи са проявили интерес към участие.

Конти препоръчва да се направи проста повърхност за наблюдение от картон, покрита с бял плат. Той се надява събраните данни да помогнат на научната общност най-сетне да установи какво причинява сенчестите ивици.

За онези, които имат късмета да се намират в ивицата на пълното затъмнение в сряда и искат да видят сенчестите ивици, съветът на Търншек е да изберат място южно от планински райони и по-далеч от крайбрежието, където вероятността от натрупване на облаци е по-голяма. 

Той също така препоръчва да се насочат на запад, за да бъде Слънцето възможно най-високо над хоризонта. Предстоящото затъмнение ще се случи във вечерните часове местно време, когато Слънцето вече ще залязва.