A napfogyatkozásokat megfigyelők évszázadok óta különös, hátborzongató jelenségként írják le az úgynevezett árnyéksávokat, amelyek közvetlenül a teljes napfogyatkozás előtt és után jelennek meg – vagyis abban az időszakban, amikor a Hold teljesen eltakarja a Napot, és az égbolt elsötétül.
Hosszú, sötét vonalak száguldanak végig a talajon vagy az épületek falán, amelyeket világos sávok választanak el egymástól.
David Turnshek, a Pittsburghi Egyetem fizika- és csillagászprofesszora tinédzserként találkozott először az úgynevezett árnyéksávok jelenségével.
„Azt hiszem, 14 éves lehettem. 1970-ben teljes napfogyatkozást láttam Virginia Beach közelében. Készítettem magamnak egy távcsövet, és lementem oda, hogy megpróbáljam lefényképezni a napfogyatkozást” – idézte fel Turnshek, aki egyben a pittsburghi Allegheny Obszervatórium igazgatója is.
„És miközben ott voltam, közvetlenül a teljes napfogyatkozás előtt észrevettem, hogy ezek a fénysávok végigsöpörnek a földön.”
Az emberi szem viszonylag könnyen észreveszi az árnyéksávokat, a finom kontraszt miatt azonban nehéz őket fényképen vagy videón rögzíteni.
Turnshek csillagászként elsősorban a galaxisok kialakulásával és a kvazárokkal – távoli, ősi galaxisok rendkívül fényes magjaival – foglalkozott. A fiatal korában felkeltett érdeklődését azonban az árnyéksávok iránt is megőrizte. A jelenségre jelenleg két egymással versengő elmélet létezik, végleges magyarázat azonban továbbra sincs.
A szerdai teljes napfogyatkozás újabb lehetőséget kínál a tudósoknak a rejtély tanulmányozására. A jelenséget azok is megfigyelhetik, akik a totalitás sávjában tartózkodnak, amely Oroszország északi csücskén, Grönland keleti részén, Izland nyugati részén, valamint Spanyolország északi részén és Portugália északkeleti részén halad keresztül - írja a CNN.
Meglepő eredmények
2017-ben 99 év után először haladt át teljes napfogyatkozás az Egyesült Államokon egyik parttól a másikig. Turnshek NASA-finanszírozást kapott az esemény tanulmányozására, ezért a Pittsburghi Egyetem kutatócsoportjával Tennessee-be utazott. A csapat a „Pittsburghi Árnyékbanditák” nevet adta magának.
Céljuk az volt, hogy teszteljék az 1980-as években megfogalmazott vezető elméletet, amely szerint az árnyéksávokat a légkör turbulenciája, vagyis a légáramlatok szabálytalan mozgása okozza.
Amikor a Hold közvetlenül a teljes napfogyatkozás előtt eltakarja a Nap nagy részét, és csak egy vékony fénycsík marad belőle, a légköri turbulencia láthatóvá válhat. Hasonló jelenség okozza azt is, hogy a csillagok a Földről nézve pislákolni látszanak. A Nap esetében azonban hatalmas mérete miatt ez a hatás normális körülmények között nem érzékelhető.
A kutatók fotodiódáknak nevezett fényérzékelőket helyeztek el a földön, illetve egy nagy magasságban repülő ballonon. Az eszközök a fényviszonyok változásait rögzítették közvetlenül a teljes napfogyatkozás előtt és után.
Az adatokat spektrogramok segítségével elemezték, amelyek a fényhullámok erősségét és időbeli változását ábrázolják. Ha a vezető elmélet helyes, a kutatóknak a földön észlelniük kellett volna az árnyéksávokat, a mintegy 25 kilométeres magasságban repülő ballonon viszont nem, mivel az már a légkör nagy része fölött járt.
Turnshek szerint az eredmények meglepőek voltak. A kutatók egy 4,5 hertzes, tartós jelet találtak – vagyis olyan mintázatot, amely másodpercenként 4,5 alkalommal ismétlődött –, méghozzá a földön és nagy magasságban egyaránt.
„Ezt a hatást a légkör felett és a földön is láttuk. Ez arra utalt, hogy az árnyéksávok vezető elmélete önmagában nem ad teljes magyarázatot a jelenségre” – mondta.
A 2017-es napfogyatkozás eredményei egy másik lehetséges magyarázatot is felvetettek: a diffrakciós interferenciát.
Diffrakció akkor lép fel, amikor a fényhullámok akadályba ütköznek. Ha például a fény egy éles akadály, például egy kés éle körül elhajlik, a hullámok egymással interferálva világos és sötét sávokat hozhatnak létre.
„Egy időben az volt a legnépszerűbb elmélet, hogy valamiféle diffrakciós interferencia okozza a jelenséget” – mondta Turnshek.
„A gondolatmenet egyszerű: van egy napfogyatkozásunk, a Holdnak pedig van egy ívelt széle, amely bizonyos szempontból úgy viselkedik, mint egy kés éle.”
A kutatócsoport azt is ellenőrizte, hogy a jelet nem hibás elektronika okozta-e. Turnshek és diákjai később újabb lehetőséget kerestek az eredmények megismétlésére, hangsúlyozva, hogy az első mérés önmagában nem feltétlenül cáfolja a turbulenciaelméletet.
„Amikor összetett tudományos jelenséggel állunk szemben, gyakran előfordulhat, hogy két különböző hatás egyszerre igaz, és mindkettő hozzájárul a jelenség kialakulásához” – mondta.
Közel egy évtizeddel később, a 2024. április 8-i teljes napfogyatkozás idején Turnshek egy újabb diákkutatói csoporttal a texasi Concanba utazott, amely a totalitás sávjába esett, és ahol az előrejelzések szerint kedvező időjárási körülményekre lehetett számítani.
A kutatók ezúttal érzékenyebb érzékelőket használtak, és a mérési lehetőségeiket is kibővítették. A felhős időjárás miatt azonban nem sikerült árnyéksávokat észlelniük. A csapat két, fényérzékelőkkel felszerelt nagy magasságú ballont, valamint 31 meteorológiai ballont is felbocsátott, amelyek a hőmérsékletet, a légnyomást, a szélsebességet és a páratartalmat mérték.
„A földön többnyire felhős volt az ég, de felbocsátottuk a két nagy magasságú ballont, és az árnyéksávoknak semmilyen jelét nem láttuk, annak ellenére, hogy a detektorunk sokkal érzékenyebb volt” – mondta Turnshek. „Természetesen hihetetlenül csalódott voltam.”
A kutatóknak sikerült egy újabb fényérzékelő-rendszert elhelyezniük egy Vermont fölött repülő repülőgépen is, ahol tisztább volt az ég. A repülőgépről készített spektrogram azonban nem mutatta a 4,5 hertzes jelet, amelyet a 2017-es napfogyatkozás során a nagy magasságú ballonon észleltek.
Vermontban a kutatók a földön sem tudtak hasonló árnyéksáv-megfigyeléseket végezni, így az eredmények továbbra sem szolgáltattak egyértelmű választ.
Egy nyitott könyv
Turnshek néhány kollégájával Leónba, Spanyolországba utazik, hogy megfigyelje a közelgő napfogyatkozást, a kísérletet azonban ezúttal a logisztikai nehézségek miatt nem tudja ugyanúgy megismételni. Most elsősorban turistaként vesz részt az eseményen.
„Eleinte úgy döntöttem, hogy csak elmegyek Spanyolországba és élvezem a napfogyatkozást, mert ez önmagában is hihetetlen élmény. Persze nem bírtam ki, és az egyik elektronikus detektorunkat is magammal viszem.”
Turnshek szerint a legjobb esetben azt reméli, hogy a 2024-ben Texasban használt földi berendezéssel ezúttal sikerül észlelnie és videóra rögzítenie az árnyéksávokat.
Felülről, repülőgépről vagy ballonról végzett mérések nélkül azonban nem lesz lehetőség a korábbi, ellentmondásos eredmények tisztázására.
„Talán valaki elolvassa majd a 2017-es és 2024-es eredményeinket, és azt mondja: Spanyolországban vagyok. Van egy repülőgépem.”
Hogyan láthatjuk az árnyéksávokat?
Turnshek nem az egyetlen kutató, aki szerdán megpróbálja rögzíteni az árnyéksávokat.
Gordon Telepun, a NASA 2017-es és 2024-es napfogyatkozásaival kapcsolatos ismeretterjesztő munkájáról ismert NASA-nagykövet a spanyolországi Mallorcán figyeli majd a napfogyatkozást. Az általa eddig látott hét napfogyatkozás közül ötnél észlelt árnyéksávokat.
„Nem fogod őket látni füvön, aszfalton vagy hasonló felületen. Sima, világos színű háttérre van szükséged” – mondta Telepun, aki egy napfogyatkozás-megfigyelő alkalmazást is készített, amely arra emlékezteti a felhasználókat, mikor érdemes keresniük a sávokat.
„Ha látni akarod őket, tudnod kell, hogy sorokat kell keresned. Tudd, mit keresel. Nagyon halványak lesznek.”
Az árnyéksávokat könnyű észre sem venni, mivel közvetlenül a totalitás előtt jelennek meg – éppen a napfogyatkozás egyik legizgalmasabb pillanatában, amikor a megfigyelők a védőszemüvegen keresztül a Nap utolsó, vékony sarlóját figyelik.
Joe Conti, egy Massachusettsben élő független kutató és fizikarajongó, Izlandról és Spanyolországból is várja a napfogyatkozás megfigyelőinek jelentkezését, hogy okostelefonjaikkal rögzítsék ezt a különös optikai jelenséget egy civil tudományos projekt keretében. Elmondása szerint eddig öt csoport jelezte részvételi szándékát.
Conti egy egyszerű, kartonból készült megfigyelőtábla felállítását javasolja, amelyet fehér lepedővel lehet letakarni. Reményei szerint az így összegyűjtött adatok hozzájárulhatnak ahhoz, hogy a tudományos közösség jobban megértse, mi okozza az árnyéksávokat.
Azoknak, akik szerdán a totalitás sávjában lesznek, és szeretnék megpillantani a jelenséget, Turnshek azt tanácsolja, hogy a hegyektől és a partvidéktől távolabb, délebbre keressenek megfigyelési helyet, ahol kisebb az esélye a felhők kialakulásának.
Azt is javasolja, hogy lehetőleg nyugat felé helyezkedjenek el, hogy a Nap minél magasabban legyen az égen. A közelgő napfogyatkozás ugyanis helyi idő szerint késő délután, a napnyugtához közeledve lesz látható.
„Még tiszta időben is” – mondta – „a horizont közelében nagyobb eséllyel alakulnak ki felhők.”
