Så här gick förutsägelserna av solens korona under 2024 års förmörkelse.

För de flesta människor på jorden kan solens spektakulära korona endast upplevas under en total solförmörkelse. Men redan innan den mycket uppmärksammade astronomiska händelsen den 8 april hade forskarna på Predictive Science Inc. i San Diego en aning om vad solförmörkelsentusiasterna skulle se när de blickade uppåt (SN: 4/8/24).

Sedan 1994 har det privata företaget skapat sofistikerade datorsimuleringar av solens dynamiska och magnetiserade atmosfär för forskare som vill förstå atmosfärens utveckling bättre. Dessa simuleringar innehåller kontinuerligt uppdaterad information om koronan för att ge prognoser om dess utseende under förmörkelser.

Sådana förutsägelser är extremt viktiga för "våra kollegor som studerar koronan", säger Cooper Downs, en astrofysiker vid företaget. "Det kan hjälpa till med planeringen att säga, ’Okej, den här strömmen finns i förutsägelsen, kanske borde vi rikta våra instrument dit.’”

Några minuter innan händelsen den 8 april publicerade företaget sin slutgiltiga förutsägelse för den förmörkelsen (även om modellen fortsatte att rulla med ny data i två veckor framåt). Den förutsägelsen fick koronans utseende ganska nära, men inte helt perfekt, och förutsåg flera långa strömmar som hamnade på något olika platser i verkligheten. Observatörer kunde ändå få bra data, säger Downs, eftersom de förlitade sig på andra källor som satellitbilder för planering och fokuserade på stora och stabila strömmar.

Ändå var han inte besviken på modellens brister. Det pekar bara, säger han, på behovet av mer heltäckande observationer av solen.

Totala solförmörkelser ger en sällsynt möjlighet att få mer information om solens korona, säger Downs. "När månen är framför solen är det som den perfekta occulteraren."

Tillsammans bringar observationer och simuleringar forskarna närmare förståelsen av långvariga mysterier såsom varför koronan, med en skärande miljon grader Celsius eller så, är så mycket hetare än den ungefär 5,500° C varma ytan (SN: 8/20/17). De är också avgörande för att förutse rymdväderhändelser där solen skjuter ut strålning och laddade partiklar som kan störa satellitkommunikation och påverka elektronisk utrustning på vår planet.

För närvarande är rymdväderprognoserna mycket sämre än jordbaserade väderprognoser. "De är inte ens nära", säger Downs.

En stor del av det beror på begränsad data. Forskare inom atmosfär har tillgång till väderstationer och ballonger över hela jorden, medan de som studerar vår lokala stjärna främst har en enda tredimensionell bild av solen vid varje given tidpunkt. Med denna begränsade perspektiv försöker solforskare återskapa den fullständiga tredimensionella strukturen av koronan och härleda saker som dess temperatur, densitet, utflöden och magnetiska struktur.

För att se den disiga koronan behöver forskare dämpa solens glans. De kan göra det med en konstgjord koronograf, en opak skiva inuti ett teleskop som blockerar ut solen och en del av rymden runt den för att göra dess atmosfär synlig. Men under en förmörkelse kan instrumenten se hela koronan från solens yta och utåt. Och månens omfattande skugga dimmar hela himlen, vilket gör det lättare att se svaga funktioner i koronan.

Att skapa förutsägelser om hur koronan kommer att se ut under en förmörkelse är en viktig del av att validera datormodeller av hur koronan fungerar, säger Chip Manchester, en solfysiker vid University of Michigan i Ann Arbor som också skapar sådana simuleringar. Om modellen matchar observationerna ger det extra försäkran om att den förstår den underliggande fysiken korrekt.

År 2017 hjälptes förutsägelserna för den totala solförmörkelse som svepte över USA det året (SN: 8/11/17) av det faktum att solen var nära solminimum, en lågpunkt i sin 11-åriga aktivitetscykel. Under solminimum är solen relativt stabil, med plötsliga förändringar som är få och långt mellan. Downs kunde publicera sin företagsprognos för hur koronan skulle se ut sju dagar före förmörkelsen. Projektionerna stämde ganska bra överens med verkligheten.

Detta år närmar sig solen den mest aktiva delen av sin cykel: solmaximum. Och det drev mycket av den missmatch mellan förmörkelseförutsägelse och verkligheten. Under solmaximum är solen en brusande storm, med frekventa utbrott som spränger ut utan förvarning. Information om utbrott på dess osynliga baksida kunde inte införlivas i simuleringarna förrän solen roterade och förde den dolda aktiviteten i sikte.

"Du kunde genast se: Oj då, det finns nytt som modellen inte har ännu", säger Downs. "Det finns inget vi kan göra. Vi kan inte hitta på data."

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.