Op 14 december 2020, de schaduw van de maan raasde over Chili en Argentinië, een dun lint van land in het kort gieten, duisternis van de middag.

Degenen op het pad van deze totale zonsverduistering zagen een glimp van het zonnestelsel in beweging. Tijdens een zonsverduistering, de maan kruist tussen de zon en de aarde, die het heldere gezicht van de zon bedekt. Als het weer het toelaat, een totale zonsverduistering onthult de anders verborgen zon, parelwitte halo van een atmosfeer, de corona genoemd.

Een week eerder, een groep wetenschappers voorspelde hoe de corona eruit zou zien tijdens deze specifieke zonsverduistering. De corona verschuift als reactie op het evoluerende magnetische veld van de zon. Superhete gassen - bekend als de zonnewind - windvlagen van de corona en wind door het zonnestelsel. Deze stroom vormt de omstandigheden in de ruimte die bekend staan ​​​​als ruimteweer. Het modelleren van de corona is een belangrijk onderdeel van het begrijpen en uiteindelijk voorspellen van ruimteweer, die astronauten treft, satellieten, en alledaagse technologie, zoals radio en gps.

Voorspellen waar en wanneer een totale zonsverduistering zal plaatsvinden, is eenvoudig. Maar het uiterlijk van de corona voorspellen is veel moeilijker, omdat het magnetische veld van de zon zo groot en gecompliceerd is. Door coronavoorspellingen te vergelijken met eclipsfoto's vanaf de grond, de onderzoekers kunnen hun modellen testen en vaststellen waar ze verbeterd kunnen worden.

Predictive Science Inc.—een particulier onderzoeksbedrijf gevestigd in San Diego, Californië, en ondersteund door NASA, de Nationale Wetenschapsstichting, en het Air Force Office of Scientific Research - gebruikte gegevens van NASA's Solar Dynamics Observatory, of SDO, om hun voorspelling te ontwikkelen. De NASA Advanced Supercomputing (NAS) Division in het Ames Research Center van het bureau in Silicon Valley, Californië, ondersteunde de berekeningen, naast de National Science Foundation.

De zon kookt constant. Energie en magnetische velden kolken door de ster. Weten waar ze heen gaan is de sleutel tot het voorspellen van het gedrag van de zon, maar het is een moeilijke vraag - zoals vragen waar een rijstkorrel zal stijgen en dalen in een borrelende pot. Voor nu, het model van de onderzoekers is gebaseerd op SDO's magnetische kaarten van het oppervlak van de zon om vast te leggen hoe het magnetische veld de corona in de loop van de tijd vormt.

Momenteel, de zon wordt actiever, wat de taak lastiger maakt. Als de zon actief is, het uiterlijk van de corona kan in slechts enkele dagen veranderen. De activiteit van de zon stijgt en daalt in de loop van haar natuurlijke cyclus van ongeveer 11 jaar. De zon heeft in december 2019 het zonneminimum overschreden, markeert de overgang naar een nieuwe zonnecyclus.

Toen de zonsverduistering van 14 december kwam, de corona was waziger en rustiger dan voorspeld. De voorspelling toonde gedefinieerde structuren, die, terwijl het ongeveer op de juiste plaats zit, waren meer gedefinieerd dan wat in werkelijkheid leek.

"Nu de activiteit van de zon toeneemt, het was interessant om te zien hoeveel er veranderd was op de dag van de zonsverduistering, "Predictive Science-onderzoeker Cooper Downs zei.

Datasteekproeven zouden de verschillen gedeeltelijk kunnen verklaren. De gegevens van het team bevatten een sterke hotspot van magnetische activiteit. Twee weken voor de zonsverduistering, een zonnevlam en een anemoonachtige uitbarsting schoten vanaf deze plek. Later, de regio verzwakte, genoeg om dat deel van de corona op de dag van de zonsverduistering te laten verslappen. Maar de gegevens van het team omvatten niet het verval dat volgde, dus de resulterende voorspelling had een sterker magnetisch veld en een meer gedefinieerde corona aan die kant.

Een bel van een zonne-uitbarsting, coronale massa-ejectie genoemd, is ook zichtbaar in de linkerbenedenhoek van de corona - nog een teken van de opkomende activiteit van de zon. De uitbarsting lijkt een paar uur voor de zonsverduistering van de zon te zijn losgebarsten.

Waarnemingen van Solar Orbiter kunnen deze modellen helpen verbeteren. Momenteel, onderzoekers zijn beperkt tot metingen vanuit het perspectief van de aarde in het eclipticavlak - de gordel van de ruimte, ruwweg uitgelijnd met de evenaar van de zon, waar alle planeten doorheen draaien. Wanneer Solar Orbiter, die in februari 2020 werd gelanceerd, verkrijgt metingen van het magnetische veld op andere plaatsen, en eventueel, aan de noord- en zuidpool van de zon, onderzoekers zullen een uitgebreider beeld van onze ster hebben.

De onderzoeksgroep heeft de afgelopen jaren voor elke zonsverduistering een voorspelling gemaakt, het maken van tweaks en verbeteringen elke keer. in 2017, ze gebruikten ook NASA-gegevens en de Pleiades-supercomputer in Ames om het verschijnen van de corona tijdens de 21 augustus te voorspellen, Verduistering van 2017 over de Verenigde Staten. SDO-waarnemingen van filamenten - slangachtige structuren op het oppervlak van de zon - hielpen het model te verfijnen. Voor een zonsverduistering van 2019, de onderzoekers verbeterden hun modellering van het magnetische veld van de zon aan de polen, die de vorm van de corona sterk beïnvloedt tijdens het zonneminimum.

Een verandering die ze dit jaar hebben aangebracht, is een nauwkeuriger model van de temperaturen in de corona. In plaats van het elektrisch geladen zonnemateriaal in hun simulatie allemaal een enkele uniforme temperatuur te maken, ze zorgen voor afzonderlijke temperaturen voor verschillende soorten deeltjes. Na de zonsverduistering, de groep vergelijkt hun model met de werkelijkheid en blijft de simulatie aanpassen.

"We hebben onszelf daar neergezet om het model vooruit te helpen, " Downs zei. Discrepanties tussen de voorspelling en het echte werk laten zien hoe belangrijk verduisteringen zijn voor modelbouwers, hij zei. "Als het niet goed gaat, dat vertelt je gewoon hoeveel verder we nog moeten gaan."