

当太阳周一消失在月亮后面时,科学家们将做好准备。日食的天体物理学是已知的,所以对于太空观测者来说,这将是一个放松并享受白天突然变黑的奇特美景的时刻。然而,对于大气科学家来说,日食提供了一个绝佳的机会,可以直接研究太阳如何通过加热大气来影响天气模式。为此,俄克拉荷马州立大学和内布拉斯加大学的一组研究人员将在周一跟踪日食路径中的大气变化。为了准确了解日食如何改变低层大气的天气,该团队将在日全食期间飞行无人机。
此次飞行是更广泛的“合作开发气象学和大气物理学业务无人机开发”(CLOUD MAP) 项目的一部分,该项目有四所大学试图弄清楚如何利用无人机更好地研究天气。无人机是理想的选择,因为它们可以飞到高于塔架,并且低于载人飞机和气球的运行高度。正是这个较低的大气边界层是无人机设计来研究的。
“在我们称之为昼夜循环、昼夜交界处,太阳升起,开始加热地面,这就是我们许多不稳定天气现象开始形成的地方,”俄克拉荷马州立大学机械与航空航天工程教授 Jamey Jacob 说。“太阳升起,开始加热地面,空气中的湿气在变热时会分解,上升形成雷暴、龙卷风,以及各种事物。”

这些变化通常随着昼夜循环而发生。日食提供了一个难得的机会,可以在白天作为背景来观察这种变化,看看阳光的突然消失如何改变空气,从而改变天气。为了进行测量,无人机配备了传感器来收集温度、湿度和气压读数,以及特殊超声波传感器,用于测量风速。
“这听起来很简单,但本质上你移除了该区域的辐射和热量,”Jacob 说,“它开始冷却,随着它的冷却,周围的热空气会产生一种巨大的吸力,进入这个较冷的区域。”
到周一结束时,无人机应该会知道日食是否“吸力”强劲,不过要彻底分析所有收集到的数据还需要更多时间。为了使无人机飞行与日食的顺序相匹配,它们配备了光传感器,一些无人机将配备可见光和红外摄像头,以查看它们是否能捕捉到任何有趣的现象。无人机将整天飞行,不仅在日全食期间,还将比较无人机与地面站和升入天空的气球的读数,以全面了解少量的太阳黑暗对随后的天气意味着什么。
“没有什么,”Jacob 说,“会比这更酷或更极客了。”