În timpul unei eclipse totale de Soare, când Luna acoperă complet discul solar, oamenii observă uneori o fenomen misterios: benzi de umbră care se deplasează rapid pe sol sau pe pereți. Aceste benzi, separate de zone luminoase cunoscute sub numele de „șerpi de lumină”, pot fi observate cu ochiul liber, însă sunt foarte dificil de capturat în fotografii sau filmări, din cauza contrastului slab. Acest fenomen, în continuare inexplicat complet, a generat numeroase ipoteze și cercetări, printre care și cele realizate de David Turnshek, profesor de fizică și astronomie la Universitatea din Pittsburgh și director al Observatorului Allegheny.
Originea fascinației lui Turnshek pentru șerpii de lumină
David Turnshek a fost captivat de fenomenul șerpilor de lumină încă de adolescență, în timpul eclipsei totale din 1970, aproape de Virginia Beach. În acea perioadă, el avea 14 ani și a mers la observație cu un propriu telescop, cu scopul de a înregistra evenimentul. În timpul acestei observații, Turnshek a remarcat, chiar înainte de totalitate, mișcarea rapidă a șerpilor de lumină pe sol, un fenomen care l-a îndemnat să-și păstreze interesul pentru acest subiect de-a lungul anilor.
Deși domeniul principal de cercetare al lui Turnshek a fost formarea galaxiilor și a quasarilor, el nu a uitat de acest fenomen, care are două explicații principale, însă niciuna nu a fost demonstrată definitiv. Fenomenul a devenit o sursă de curiozitate pentru el, iar oportunitatea de a studia șerpii de lumină în timpul eclipsei totale de Soare din 12 august a oferit o nouă șansă de cercetare.
Faza de totalitate a acestei eclipse va fi observabilă în nordul extrem al Rusiei, estul Groenlandei, vestul Islandei, jumătatea de nord a Spaniei și în extremitatea nord-estică a Portugaliei. Turnshek a fost deja implicat în cercetarea acestui fenomen în 2017, în timpul eclipsei totale care a traversat Statele Unite de la o coastă la alta pentru prima dată în 99 de ani. În acea perioadă, el a mers în Tennessee împreună cu un grup de studenți pentru a studia fenomenul.
Scopul principal al acestui experiment a fost testarea teoriei formulate în anii 1980, potrivit căreia benzile de umbră sunt provocate de turbulențele atmosferice, adică de mișcările neregulate ale curenților de aer. Această teorie propune că, înainte de totalitate, când Luna acoperă aproape întregul Soare și lasă vizibilă doar o fâșie subțire de lumină, efectele turbulențelor atmosferice devin mai ușor de observat. Este un mecanism asemănător cu cel care face ca stelele să pară că sclipesc atunci când sunt privite de pe Pământ.
Cercetătorii au amplasat pe sol detectoare de lumină, numite fotodiode, dar și la bordul unui balon de mare altitudine. Instrumentele au măsurat variațiile luminii înainte și după totalitate. Dacă teoria dominantă era corectă, benzile de umbră ar fi trebuit să fie detectate la sol, dar nu și la altitudinea de aproximativ 25 de kilometri, unde balonul se afla deasupra celei mai mari părți a atmosferei.
Cercetătorii au detectat un semnal constant de 4,5 hertzi atât la sol, cât și la mare altitudine. Această descoperire a readus în atenție o altă ipoteză, potrivit căreia fenomenul ar putea fi provocat de difracția și interferența luminii. Difracția apare atunci când undele luminoase întâlnesc un obstacol sau o margine. Lumina se poate curba în jurul acestuia, iar undele pot interfera între ele, formând benzi întunecate și luminoase.
La un moment dat, aceasta era cea mai populară teorie, potrivit căreia fenomenul ar fi un fel de efect de difracție și interferență. Echipa a verificat dacă semnalul înregistrat nu fusese provocat de o defecțiune a aparaturii și a căutat o nouă ocazie pentru a repeta experimentul. Turnshek subliniază însă că rezultatele nu înseamnă neapărat că teoria turbulențelor atmosferice este greșită.
Când ai de-a face cu o situație complicată în știință, se întâmplă adesea ca două lucruri să fie adevărate în același timp și să contribuie amândouă la fenomen. Aproape un deceniu mai târziu, la eclipsa totală din 8 aprilie 2024, Turnshek a mers cu o nouă echipă de studenți în Concan, Texas, într-o zonă aflată pe traseul totalității.
Cercetătorii au folosit senzori mai sensibili și au extins măsurătorile. Au lansat două baloane de mare altitudine echipate cu senzori de lumină și alte 31 de baloane meteorologice pentru a măsura temperatura, presiunea, viteza vântului și umiditatea. Norii le-au dat însă planurile peste cap, iar cercetătorii nu au reușit să detecteze benzile de umbră.
La sol a fost în mare parte înnorat. Am lansat cele două baloane de mare altitudine și nu am văzut absolut niciun semnal provocat de benzile de umbră, deși detectorul nostru era mult mai sensibil. Bineînțeles, am fost incredibil de dezamăgit, a declarat Turnshek. O altă serie de senzori a fost amplasată la bordul unui avion care a zburat deasupra statului Vermont, unde cerul era mai senin. Nici acolo nu a fost detectat semnalul de 4,5 hertzi observat în 2017.
Pentru că nu au existat nici observații corespunzătoare la sol în Vermont, datele au rămas neconcludente. Turnshek va merge la León, în Spania, pentru eclipsa din 12 august, însă de această dată nu va putea repeta experimentul la aceeași scară, din cauza complexității logistice.
Am decis inițial să merg pur și simplu în Spania și să mă bucur de eclipsă, pentru că este ceva incredibil. Dar, desigur, nu m-am putut abține și iau cu mine unul dintre detectoarele noastre electronice, spune el. În cel mai bun caz, cercetătorul speră să detecteze și să filmeze șerpii de lumină cu echipamentele folosite la sol în Texas în 2024.
Fără măsurători realizate simultan de la mare altitudine, cu un avion sau un balon, însă, misterul nu va putea fi lămurit definitiv. Turnshek nu este singurul care va încerca să înregistreze fenomenul. Gordon Telepun, pasionat de eclipse și fost ambasador NASA pentru popularizarea informațiilor despre eclipse, va urmări fenomenul din Mallorca. El spune că a observat benzile de umbră la cinci dintre cele șapte eclipse pe care le-a văzut.
Nu le veți vedea pe iarbă sau pe asfalt. Aveți nevoie de o suprafață netedă și de culoare deschisă, explică Telepun. Benzile sunt foarte discrete și pot fi ușor ratate, mai ales pentru că apar chiar înainte de totalitate, când majoritatea oamenilor privesc spre cer.
Joe Conti, cercetător independent și pasionat de fizică din Massachusetts, îi invită pe cei care vor urmări eclipsa din Islanda și Spania să filmeze fenomenul cu telefoanele mobile în cadrul unui proiect de știință participativă. El recomandă folosirea unei simple suprafețe din carton acoperite cu un material alb, pentru ca șerpii de lumină să fie mai ușor de observat.
Cercetătorii speră că imaginile și măsurătorile obținute în timpul eclipsei din 12 august vor putea aduce noi indicii și, eventual, vor ajuta la elucidarea unui fenomen care îi intrigă pe observatorii eclipselor de secole.
Paul