Blížící se zatmění Slunce bude pořádný šrumec. Do akce vyrazí letadla, balony i Einsteinova teorie relativity

Úplné zatmění Slunce, které bude 12. srpna pozorovatelné z Grónska, Islandu a severního Španělska, potrvá v nejdelším místě pouhé dvě minuty a 18 sekund. Pro astronomy a další vědce však půjde o mimořádně cennou příležitost. Během několika desítek sekund se pokusí získat data o Slunci, zemské atmosféře i kosmickém záření a zopakovat jeden z nejslavnějších experimentů v dějinách fyziky.

Úplná zatmění Slunce představují jedinečné okamžiky, kdy lze studovat jevy, které jsou za běžných okolností skryté. Letos se výzkumné týmy zaměří například na fyziku sluneční koróny, množství slunečního záření pronikajícího do zemské atmosféry, gravitační vlnění v atmosféře nebo na nové ověření Einsteinovy obecné teorie relativity.

NASA vyšle nad Island trojici výzkumných letadel

Protože úplná fáze zatmění trvá jen velmi krátce, nebude čas nazbyt. NASA proto vyšle nad Island tři výškové výzkumné letouny WB-57, které poletí ve výšce přibližně 15 kilometrů.

Přestože rychlost kolem 750 km/h nestačí na to, aby letadla „dohnala“ stín Měsíce, umožní jejich palubní přístroje pořídit mimořádně kvalitní snímky sluneční koróny – vnější atmosféry Slunce. Kamery budou pozorovat korónu ve viditelném, blízkém infračerveném i středním infračerveném oboru.

Ve výšce 15 kilometrů se letouny dostanou nad většinu oblačnosti i vodní páry v atmosféře, která běžně tato pozorování zhoršuje. Je to vzácná příležitost sledovat a měřit sluneční korónu. Povrch Slunce je ve viditelném světle zhruba milionkrát jasnější než koróna. Právě zatmění nám umožní tuto oslňující záři na chvíli odclonit a studovat jinak téměř neviditelnou část Slunce.

Oblohu zaplní desítky balonů

Do výzkumu se zapojí také desítky stratosférických balonů. V rámci projektu Nationwide Eclipse Ballooning Project, na němž spolupracují studenti z celé Ameriky, bude během třiceti hodin vypuštěno přibližně 80 balonů nad Španělskem a Islandem.

Některé z nich ponesou technické experimenty, jejichž cílem je otestovat možnosti levných balonových platforem. Vedoucí projektu Angela Des Jardinsová z Montanské státní univerzity se však zaměří především na atmosférické gravitační vlny.

Nejde o gravitační vlny známé z Einsteinovy teorie, ale o vlnění vznikající střídáním stoupajícího a klesajícího vzduchu. Projevují se například zvlněnou strukturou oblaků, turbulencemi nebo mohou souviset se vznikem extrémního počasí.

„Gravitační vlny vznikají neustále – při střídání dne a noci, během bouří nebo při proudění vzduchu přes horská pásma,“ vysvětluje Des Jardinsová. „Už od 70. let ale existuje hypotéza, že chladný stín úplného zatmění vytváří zvláštní typ těchto vln, které mohou vystoupat až do stratosféry.“

Podobný experiment provedla během úplného zatmění nad Severní Amerikou v roce 2024 a získala první důkazy, že takové vlny skutečně existují. Letos chce zjistit, kdy přesně vznikají a jak se šíří atmosférou. Výsledky mohou přispět ke zpřesnění klimatických modelů i lepšímu pochopení šíření znečištění v atmosféře.

Budou zatmění ovlivňovat kosmické záření?

Další balony připravuje Španělská federace astronomických společností. Jejich přístroje vystoupají téměř do výšky 30 kilometrů a budou měřit stav atmosféry, intenzitu magnetického pole i množství kosmického záření.

Na palubě budou mimo jiné Geigerovy počítače, magnetometry a detektory mionů – krátce žijících elementárních částic vznikajících při srážkách kosmického záření s molekulami atmosféry. Vědci chtějí ověřit hypotézu, podle níž může úplné zatmění Slunce ovlivňovat množství kosmického záření dopadajícího na Zemi.

Alex Mendiolagoitia, tajemník federace, nicméně netuší, jaké výsledky měření získá. „Přistupujeme k tomu bez předsudků a závěry budeme dělat až na základě naměřených dat. Díky šestnácti balonům navíc budeme moci porovnat výsledky z různých míst,“ dodává.

Podle něj má projekt ještě jeden důležitý rozměr – popularizaci vědy. Úplné zatmění Slunce je to nejúchvatnější, co může příroda nabídnout. Proto budou balony vybaveny také kamerami, které pořídí jedinečné záběry pro veřejnost.

Einsteinův slavný experiment znovu ožije

Jiní vědci chtějí letošní zatmění využít k tomu, aby připomněli jeden z nejvýznamnějších experimentů moderní fyziky. Doktorand Matthias Harksen z Islandské univerzity plánuje zopakovat slavný pokus britského astronoma Arthura Eddingtona z roku 1919, který poprvé experimentálně potvrdil Einsteinovu obecnou teorii relativity.

Einstein předpověděl, že velká tělesa zakřivují časoprostor, a proto se světlo hvězd při průchodu kolem Slunce nešíří po přímce. Hvězdy se tak při pohledu ze Země zdánlivě nacházejí na trochu jiném místě, než kde ve skutečnosti jsou. Ve dne však jejich světlo přezáří samotné Slunce.

Během úplného zatmění se situace změní. Eddington proto v roce 1919 odcestoval na ostrov Príncipe u západního pobřeží Afriky, zatímco další tým pozoroval zatmění z brazilského Sobralu. Astronomové tehdy vyfotografovali hvězdy v blízkosti zakrytého Slunce a porovnali jejich polohu s dřívějšími snímky. Výsledek přesně odpovídal Einsteinovým výpočtům.

Experiment se stal jedním z nejslavnějších důkazů obecné teorie relativity a definitivně proslavil Alberta Einsteina. Harksen chce proto letos stejný experiment zopakovat s využitím moderních přístrojů. Nečeká přitom žádný nový vědecký objev. Chce jen lidem ukázat, že i jeden z nejslavnějších experimentů v dějinách vědy si dnes může s trochou úsilí zopakovat prakticky každý.