Wanneer een zonsverduistering het land in duisternis stort 21 augustus, Nathaniel Frissell zal direct langs het pad van de schaduw worden gestationeerd, het leiden van een van de grootste ionosferische experimenten in de geschiedenis van de ruimtewetenschap vanaf de veranda van een hut in Gilbertsville, Kentucky.

Met een 102 ft. draadantenne, hij zal contact opnemen met een netwerk van ham-radio-operators die hij over de hele wereld heeft verzameld om de sterkte en het bereik van hun hoogfrequente signalen te testen als een maatstaf voor de impact van de eclips op de atmosfeer van de aarde. Ruim een ​​week van tevoren, bijna 200 operators - uit New Jersey, naar Tennessee, naar Wyoming in de VS en in verre landen zoals Chili, Griekenland en India - zijn die dag al aangemeld als "burger-wetenschappers" door hun contacten met elkaar vast te leggen. Hun aantal groeit dagelijks.

"Onder andere verschijnselen we hopen onze radio-uitzendingen te gebruiken om te identificeren hoeveel van de ionosfeer wordt beïnvloed door de eclips en hoe lang de effecten aanhouden, " legt Frisell uit, een assistent-onderzoeksprofessor natuurkunde aan het NJIT's Centre for Solar Terrestrial Research en een geavanceerde beoefenaar van hamradio die de rol van de technologie in ruimtewetenschappelijk onderzoek wil vergroten. Hij zal gegevens en analyses van de dag delen op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Geophysical Union in december.

Frissell bereidt zich al meer dan twee jaar voor op dit zeldzame evenement. Terwijl een Ph.D. student aan Virginia Tech, hij richtte de Ham Radio Science Citizen Investigation (HamSCI) op, een organisatie die professionele onderzoekers zoals ruimtefysici en astronomen verbindt met de amateurradiogemeenschap. Door hun gegevens samen te voegen, de verschillende groepen zullen in staat zijn een uitgebreid beeld te vormen van atmosferische effecten veroorzaakt door ruimteweergebeurtenissen, variërend van de zonsverduistering later deze maand tot meer algemene verschijnselen, zoals zonnevlammen. In 2014, hij demonstreerde voor het eerst het gebruik van hamradiogegevens door de effecten van een X-klasse zonnevlam op hoogfrequente communicatie te laten zien.

Op de NJIT-campus, leden van het team van niet-gegradueerde ham-radio-operators van Frissell, waaronder Spencer Gunning, Joshua Vega en Joshua Katz, hebben een website gebouwd en hulpmiddelen voor gegevensanalyse ontwikkeld waarmee ze de waarnemingen die tijdens de zonsverduistering zijn gegenereerd, kunnen verzamelen en interpreteren. Honderden hammen over de hele wereld zijn van plan deel te nemen aan dit evenement, en ze zullen een grote en diverse reeks metingen genereren.

Katz, samen met Shaheda Shaik, een hoofdvak natuurkunde en student-onderzoeker bij NJIT's Centre for Solar-Terrestrial Research, zal zaterdag een lezing geven over de zonsverduistering in het observatorium van de United Astronomy Clubs of New Jersey (UACNJ) in Jenny Jump State Forest, 19 aug. Katz keert op 21 augustus terug naar het observatorium met andere leden van de NJIT K2MFF Amateur Radio Club om deel te nemen aan de HamSCI Eclipse Ham Radio-experimenten. Ze zijn van plan om buiten te opereren, zodat ze de zonsverduistering kunnen zien terwijl ze hun radio's gebruiken.

"We zullen deelnemen aan een internationale inspanning voor het verzamelen van gegevens, meer te weten komen over de ruimteweereffecten van de zonsverduistering, het grote publiek blootstellen aan amateurradio en op dezelfde dag naar een prachtig once-in-a-lifetime zonne-evenement kijken, "zegt Katz. "Dat is meer opwinding dan programmeurs en data-analisten zoals ik gewoonlijk in één keer mogen hebben!"

New Jersey zal een gedeeltelijke zonsverduistering ervaren - ongeveer 75 procent schaduwdekking die dag - die begint kort na 13.00 uur. Bezoekers kunnen die dag deelnemen aan UACNJ's Eclipse Observation-evenement. (Zie http://www.uacnj.org voor details.)

Frissell noemt de zonsverduistering "een spectaculaire gebeurtenis die tot de verbeelding van het publiek heeft gegrepen".

"Wat opwindend is vanuit het perspectief van een onderzoeker, is dat mensen toegang hebben tot hulpmiddelen zoals digitale radio's en computers die zijn verbonden op manieren die ze in het verleden niet hadden, waardoor we waarnemingen kunnen doen en deze vervolgens kunnen verzamelen en delen, " merkt hij op. "Voor ons, dit is een ongewone kans om dingen te leren die we niet weten over de ionosfeer, het geëlektrificeerde gebied van de bovenste atmosfeer van de aarde, gevormd wanneer ultraviolet licht van de zon elektronen losmaakt van neutrale deeltjes zoals zuurstof, stikstof en helium. Dit is een van de weinige keren dat we een gecontroleerd experiment kunnen uitvoeren rond een ruimteweergebeurtenis. Normaal gesproken, we hebben geen geavanceerde kennis over wanneer, waar en hoe ze gebeuren."

Ham-radio-operators zijn acuut geïnteresseerd in de ionosfeer, deels omdat het hen in staat stelt om over duizenden kilometers met elkaar te communiceren en ondanks de kromming van de aarde, die de normale gezichtslijncommunicatie verstoort. Hun hoogfrequente radiogolven kaatsen terug op de bovenste atmosfeer en worden aan de andere kant van de aardbol teruggebogen. De samenstelling van de ionosfeer op verschillende niveaus beïnvloedt hun vermogen om te zenden.

"Een station in Texas is normaal gesproken niet in staat om op een bepaalde tijd van de dag op een bepaalde frequentie met een station in North Dakota te praten. de zonsverduistering zal de ionosferische toestand veranderen en mogelijk communicatiepaden creëren die normaal niet bestaan. We gaan op zoek naar die veranderingen, onder andere effecten, " merkt hij op. "Als je plotseling de ionosfeer verandert, zoals gebeurt tijdens een zonsverduistering, door het aantal ionen te verminderen of de temperatuur te veranderen, bijvoorbeeld, veroorzaakt het golven of instabiliteit? In hoeverre kunnen deze effecten worden opgespoord?"

Een belangrijke bron van HamSCI-gegevens is afkomstig van het Reverse Beacon Network (RBN). Het Reverse Beacon Network is een geautomatiseerd radio-ontvangstnetwerk (1,8 - 144 MHz) dat vrijwillig is gecreëerd en onderhouden door radioamateurs. De American Radio Relay League (ARRL) werkt samen met HamSCI aan het organiseren en promoten van een Solar Eclipse QSO Party (hamsci.org/seqp), een wedstrijdachtig operatie-evenement ontworpen om hammen in de lucht te krijgen tijdens de zonsverduistering.