Hier is hoe voorspellingen van de zon's corona tijdens de zonsverduistering van 2024 presteerden

Voor de meeste mensen op aarde is het spectaculaire schouwspel van de vurige corona van de zon alleen te zien tijdens een totale zonsverduistering. Maar zelfs voor de veelbekeken astronomische gebeurtenis op 8 april, hadden onderzoekers bij Predictive Science Inc. in San Diego al een idee wat eclipse enthousiastelingen zouden zien als ze naar de hemel keken (SN: 4/8/24).

Sinds 1994 creëert het particuliere bedrijf geavanceerde computersimulaties van de dynamische en gemagnetiseerde atmosfeer van de zon voor wetenschappers die de evolutie van de atmosfeer beter willen begrijpen. Deze simulaties bevatten continue bijgewerkte informatie over de corona om voorspellingen te geven over het uiterlijk tijdens verduisteringen.

Dergelijke voorspellingen zijn uiterst belangrijk voor "onze collega's die de corona bestuderen," zegt Cooper Downs, een astrofysicus bij het bedrijf. "Het kan helpen met de planning om te zeggen: 'Okay, deze stroom is in de voorspelling, misschien moeten we onze instrumenten daarop richten.'"

Enkele minuten voor het evenement op 8 april publiceerde het bedrijf zijn laatste voorspelling voor die eclips (hoewel het model daarna nog twee weken bleef draaien met nieuwe gegevens.) Die voorspelling zat redelijk dicht bij het werkelijke uiterlijk van de corona, al was het niet perfect, en voorspelde meerdere lange stromen die uiteindelijk op iets andere plaatsen in werkelijkheid eindigden. Waarnemers konden nog steeds goede gegevens verzamelen, zegt Downs, omdat ze vertrouwden op andere bronnen zoals satellietbeelden voor de planning en zich concentreerden op grote en stabiele stromen.

Toch was hij niet teleurgesteld over de imperfecties van het model. Het wijst volgens hem op de behoefte aan meer holistische waarnemingen van de zon.

Totale zonsverduisteringen bieden een zeldzame kans om meer informatie te krijgen over de corona van de zon, zegt Downs. "Als de maan voor de zon staat, is het als de perfecte bedekking."

Samen brengen observaties en simulaties onderzoekers dichter bij het begrijpen van langdurige mysteries zoals waarom de corona, met een verzengende miljoen of zo graden Celsius, veel heter is dan het ongeveer 5.500 °C oppervlak (SN: 8/20/17). Ze zijn ook cruciaal voor het voorspellen van ruimteweerverschijnselen waarbij de zon straling en geladen deeltjes uitstraalt die de satellietcommunicatie kunnen verstoren en elektronische apparatuur op onze planeet kunnen beïnvloeden.

Momenteel zijn de voorspellingen van het ruimteweer veel slechter dan de weersvoorspellingen op aarde. "Ze komen niet eens in de buurt," zegt Downs.

Veel daarvan komt door beperkte gegevens. Atmosferische onderzoekers hebben toegang tot weerstations en ballonnen over de hele aarde, terwijl degenen die onze lokale ster bestuderen voornamelijk een enkel tweedimensionaal beeld van de zon hebben op elk gegeven moment. Vanuit dit beperkte perspectief proberen zonne-energie wetenschappers de volledige driedimensionale structuur van de corona te herscheppen en dingen af te leiden zoals de temperatuur, dichtheid, uitstromen en magnetische structuur.

Om de waasachtige corona te zien, moeten onderzoekers de schittering van de zon dempen. Ze kunnen dat doen met een kunstmatige coronagraaf, een ondoorzichtige schijf in een telescoop die de zon en een deel van de ruimte eromheen blokkeert om de atmosfeer zichtbaar te maken. Maar tijdens een eclips kunnen instrumenten de hele corona van het oppervlak van de zon naar buiten zien. En de uitgebreide schaduw van de maan dimt de hele lucht, waardoor het gemakkelijker wordt om zwakke kenmerken in de corona te zien.

Voorspellingen maken over hoe de corona er tijdens een verduistering uit zal zien, is een belangrijk onderdeel van het valideren van computermodellen van hoe de corona werkt, zegt Chip Manchester, een zonnefysicus aan de Universiteit van Michigan in Ann Arbor die ook dergelijke simulaties maakt. Als het model overeenkomt met de waarnemingen, geeft het extra zekerheid dat het de onderliggende fysica correct interpreteert.

In 2017 werd de voorspelling voor de totale zonsverduistering die dat jaar de Verenigde Staten doorkruiste (SN: 8/11/17) geholpen door het feit dat de zon zich nabij het zonneminimum bevond, een laag punt in zijn 11-jarige activiteitscyclus. Tijdens het zonneminimum is de zon relatief stabiel, met plotselinge veranderingen weinig en ver tussenin. Downs kon de voorspelling van zijn bedrijf over hoe de corona eruit zou zien zeven dagen vóór de eclips publiceren. De projecties kwamen redelijk goed overeen met de werkelijkheid.

Dit jaar nadert de zon het meest actieve deel van zijn cyclus: het zonnemaximum. En dat zorgde voor veel van de discrepantie tussen de voorspelling van de eclips en de realiteit. Tijdens het zonnemaximum is de zon een bruisende storm, met frequente vlagen die zonder waarschuwing uitbarsten. Informatie over uitbarstingen op de ongeziene achterkant kon niet in de simulaties worden opgenomen totdat de zon draaide en die verborgen activiteit in zicht bracht.

"Je kon meteen zien: Oh nee, er is nieuwe dingen die het model nog niet heeft," zegt Downs. "Er is niets dat we kunnen doen. We kunnen geen gegevens verzinnen."

For the April eclipse, the company had access to extremely up-to-date information from NASA’s Solar Dynamics Observatory, which watches the sun from Earth orbit (SN: 4/21/10). The simulations got an extra boost from the European Space Agency’s Solar Orbiter, a satellite traveling around the sun that got to witness the eclipse while off to one side relative to our planet, taking magnetic readings and other data (SN: 2/9/20).

Ideally, Manchester says, solar scientists would have at least three spacecraft spaced equally apart in orbit around the sun. “Then you would see what’s coming around from the backside.”

That setup won’t be available for the foreseeable future. But ESA has plans to bolster its observations of the corona with the PROBA-3 mission, which will block out the sun’s central regions with a coronagraph to study its outer atmosphere and is expected to launch this year. In 2029, the agency will also send up the Vigil spacecraft, a space weather observatory that can watch potentially hazardous solar activity before it rolls into view from Earth.

Downs is already working with the PROBA-3 team to simulate how their views of the sun will look after launch and is hopeful that the satellite’s data will improve predictions for the next total solar eclipse, which will grace the Arctic and far-Western Europe two years from now. “We are definitely looking forward to 2026,” he says.