Als der Schatten des Mondes während der großen amerikanischen Sonnenfinsternis im vergangenen August über die Vereinigten Staaten flog, bewegte sich der Schatten so schnell, dass er Wellen in der oberen Erdatmosphäre erzeugte, so eine neue Studie.
Während einer Sonnenfinsternis bewegt sich der Mond zwischen Sonne und Erde und wirft seinen Schatten auf einem schmalen Pfad über Teile des Planeten. Seit den 1970er Jahren haben Forscher vermutet, dass der Mondschatten, der sich während einer Sonnenfinsternis mit Überschallgeschwindigkeit fortbewegt, Wellen in der Ionosphäre erzeugen könnte - einem Teil der oberen Erdatmosphäre mit elektronisch geladenen Teilchen.
Aber sie konnten es bis jetzt nicht beweisen, sagten die Forscher zu Live Science.
Bogenwellen
Die Forscher vermuteten, dass der Mondschatten "Wellen schlagen" könnte, denn wenn sich der Mond zwischen Sonne und Erde bewegt, blockiert sein Schatten die Sonnenenergie und kühlt den Bereich darunter schnell ab. Aber weil sich der Schatten so schnell bewegt, wird alles, was ihm folgt, schnell wieder erwärmt. Es wurde angenommen, dass diese plötzliche Temperaturänderung Wellen in "der Atmosphäre in Höhen erzeugt, in denen die Ozonschicht und der Wasserdampf Sonnenstrahlung effizient in Wärme umwandeln", schrieben die Forscher in der Studie.
"Die Sonnenfinsternis im August bot eine großartige Gelegenheit, dies zu untersuchen", sagte der leitende Forscher der Studie, Shun-Rong Zhang, ein Wissenschaftler am Haystack Observatory des Massachusetts Institute of Technology.
Zur Untersuchung verwendeten Zhang und seine Kollegen ein dichtes Netzwerk von etwa 2.000 Sensoren in ganz Nordamerika, die Signale von Satelliten empfingen, das als globales Navigationssatellitensystem (GNSS) bekannt ist. Es gab GNSS-Sensoren "in der gesamten Eclipse-Gesamtheit" und in betroffenen Regionen auf dem gesamten US-amerikanischen Kontinent, teilte Zhang Live Science in einer E-Mail mit.
Diese Sensoren können unglaublich genaue Messungen durchführen. Durch die Analyse der von den Sensoren gesammelten Daten können die Forscher den Gesamtelektronengehalt (TEC) in der Säule bestimmen, die sich von den Sensoren bis zu den Satelliten erstreckt, die sich etwa 20.000 Kilometer über der Erde befinden. Diese Sensoren können Differentiale in TEC messen, wodurch die Wissenschaftler "sehr feine ionosphärische Störungen erkennen" können, sagte Zhang.
Während der totalen Sonnenfinsternis am 21. August sammelten die Sensoren Daten zur Elektronenbewegung in der oberen Atmosphäre. Tatsächlich suchten sie nach Bugwellen - genau wie die Wellen, die sich im Wasser am Bug oder an der Vorderseite eines sich bewegenden Schiffes bilden. Die äußere Grenze des Aufprallbereichs kann einen bogenförmigen Frontstoß haben, sagte Zhang.
Die Forscher suchten auch nach Heckwellen, benannt nach dem hinteren Teil eines Bootes, das auch Wellen erzeugt, wenn es sich durch Wasser bewegt. "Ähnliche Bugwellen, einschließlich Heckwellen, treten auch auf, wenn Flugzeuge mit Schallgeschwindigkeit durch die Luft fliegen", sagte Zhang, der mit seinen Kollegen am Haystack Observatory und der Universität von Tromsø in Norwegen zusammenarbeitete, um diese Studie durchzuführen.
Ihre Analyse ergab, dass der Mondschatten Bugwellen mit Frontschocks sowie Heckwellen erzeugte, sagte er. Die Wellen waren groß - mindestens 10 Grad Länge und 10 Grad Breite.
Sie bewegten sich größtenteils auf dem Weg der Totalität mit fast 300 Metern pro Sekunde und dauerten etwa eine Stunde, fügte Zhang hinzu.
Diese Wellen sind nicht gefährlich, bemerkte er. "Es ist ein Objekt von hauptsächlich wissenschaftlichen Interessen", sagte Zhang.
Zuvor hatte eine Studie aus dem Jahr 2011 behauptet, 55 Bug- und Heckwellen entdeckt zu haben. Dies beruhte jedoch auf einer begrenzten Abdeckung Ostasiens während einer Sonnenfinsternis am 22. Juli 2009, stellten die Forscher fest.
