כבר מזמן חזו כי ליקוי חמה יגרום לגל קשת ביונוספרה של כדור הארץ. ליקוי החמה באוגוסט 2017 - המכונה "ליקוי חמה אמריקני הגדול" מכיוון שהוא חצה את ארה"ב היבשתית - נתן למדענים הזדמנות לבדוק את התחזית הזו. מדענים במצפה הכוכבים של MIT השתמשו בלמעלה מ -2,000 מקלטים GNSS (Global Navigation System System) ברחבי ארה"ב היבשתית כדי לצפות בפעם הראשונה מסוג זה של גל קשת.
ליקוי החמה האמריקני הגדול לקח 90 דקות לחצות את ארה"ב, כאשר הטוטאליות נמשכה מספר דקות בלבד בכל מקום. כאשר צל הירח עבר ברחבי ארה"ב במהירות העל-קולית, הוא יצר ירידת טמפרטורה מהירה. לאחר המעבר, הטמפרטורה עלתה שוב. חימום וקירור מהיר זה הוא שגרם לגל החרטום היונוספרי.
גל הקשת עצמו מורכב מתנודות בתכולת האלקטרונים ביונוספרה. מקלטי ה- GNSS אוספים נתונים מדויקים מאוד על ה- TEC (תוכן האלקטרונים הכולל) של היונוספרה. אנימציה זו מציגה את גל הקשת של תוכן האלקטרונים הנע ברחבי ארה"ב.
פרטי גל החרטום הזה פורסמו בעיתון של שון-רונג ג'אנג ועמיתיו במצפה הייסטאק של MIT, ועמיתים מאוניברסיטת טרומסו בנורבגיה. בעיתון שלהם הם מסבירים זאת כך: "לצל ליקוי החמה יש תנועה על-קולית המייצרת [גלי] קשת אטמוספריים, בדומה לסירת נהר שנעה במהירות, כאשר גלים מתחילים באטמוספרה התחתונה ומתפשטים ליונוספרה. מעבר ליקוי חמה יצר גלי קשת יוניים-כדוריים ברורים בהפרעות בתכולת אלקטרונים הנובעות מכללות בעיקר על מרכז / מזרח ארצות הברית. עיון במאפייני הגל מגלה חיבורים מורכבים בין השמש, הירח והאטמוספרה הניטרלית של כדור הארץ והיונוספרה. "
היונוספרה נמתחת מגובה של כ- 50 ק"מ עד 1000 ק"מ במהלך היום. זה מתנפח כשהקרינה מהשמש מגיעה לכדור הארץ, ושוככת בלילה. גודלו תמיד משתנה במהלך היום. זה נקרא היונוספרה מכיוון שזה האזור בו שוכנים חלקיקים טעונים הנוצרים על ידי קרינת שמש. היונוספרה היא גם המקום בו אורוריות מתרחשות. אך חשוב מכך, זה המקום בו גלי הרדיו מתפשטים.
היונוספרה ממלאת תפקיד חשוב בעולם המודרני. זה מאפשר לגלי רדיו לנוע באופק, ומשפיע גם על תקשורת לוויינית. תמונה זו מציגה כמה מהדרכים המורכבות שמערכות התקשורת שלנו מקיימות אינטראקציה עם היונוספרה.
קורה המון ביונוספרה. ישנם סוגים שונים של גלים והפרעות חוץ מגל החרטום. הבנה טובה יותר של היונוספרה חשובה בעולמנו המודרני, וליקוי החמה של אוגוסט נתן למדענים הזדמנות לא רק להתבונן בגל החרטום, אלא גם ללמוד את היונוספרה ביתר פירוט.
נתוני ה- GNSS המשמשים להתבוננות על גל הקשת היו גם המפתח במחקר אחר. זה פורסם גם בכתב העת Geophysical Research Letters, והובל על ידי Anthea Coster ממצפה הכוכבים. הנתונים מהרשת של GNSS שימשו לגילוי תוכן האלקטרונים הכולל (TEC) וה- TEC ההפרש. לאחר מכן הם ניתחו נתונים אלו על כמה דברים במהלך מעבר ליקוי החמה: התגובה הרוחבית והאורך של ה- TEC, והימצאותם של כל הפרעות יונוספרות נודדות (TID) ל- TEC.
התחזיות הראו ירידה של 35% ב- TEC, אך הצוות הופתע למצוא ירידה של עד 60%. הם גם הופתעו למצוא מבנים של TEC מוגברת מעל הרי הרוקי, אם כי זה מעולם לא ניבא. מבנים אלה קשורים ככל הנראה לגלים אטמוספריים שנוצרו באטמוספירה התחתונה על ידי הרי הרוקי במהלך ליקוי חמה, אך יש לחקור את טבעם המדויק.
"... ניסוי שמימי ענק פעיל המסופק על ידי השמש והירח." - פיל אריקסון, עוזר מנהל במצפה הכוכבים.
פיל אריקסון, עוזר מנהל בהיסטאק, אומר פיל אריקסון, "מאז הימים הראשונים לתקשורת רדיו לפני למעלה ממאה שנה, ליקוי חמה יש השפעות גדולות ולעיתים בלתי צפויות על החלק המוננן של האטמוספרה של כדור הארץ ועל האותות העוברים דרכו." מוביל בקבוצה למדעי האטמוספירה והגיאוספייס. "תוצאות חדשות אלה ממחקרים שהובלו על ידי הייסטאק הם דוגמא מצוינת לכמה שנותר ללמוד על האווירה שלנו ועל האינטראקציות המורכבות שלה באמצעות התבוננות באחד המראות המרהיבים של הטבע - ניסוי שמימי ענק פעיל המסופק על ידי השמש והירח. כוחן של שיטות התבוננות מודרניות, כולל חיישני רדיו מרוחקים המופצים ברחבי ארצות הברית, היה המפתח לחשיפת התכונות החדשות והמרתקות הללו. "
הליקוי האמריקני הגדול בא והלך, אך הנתונים המפורטים שנאספו במהלך אותו 90 דקות "ניסוי שמימי" ייבחנו על ידי מדענים במשך זמן מה.
