Quando un'eclissi solare immerge il paese nell'oscurità il 21 agosto, Nathaniel Frissell sarà appostato direttamente lungo il sentiero dell'ombra, conducendo uno dei più grandi esperimenti ionosferici nella storia della scienza spaziale dal portico sul retro di una cabina a Gilbertsville, Kentucky.

Con un'antenna a filo da 102 piedi, contatterà una rete di radioamatori che ha assemblato in tutto il mondo per testare la forza e la portata dei loro segnali ad alta frequenza come una misura dell'impatto dell'eclissi sull'atmosfera terrestre. Con più di una settimana di anticipo, quasi 200 operatori - dal New Jersey, nel Tennessee, nel Wyoming negli Stati Uniti e in località remote come il Cile, Grecia e India - quel giorno hanno già firmato per essere "cittadini-scienziati" registrando i loro contatti reciproci. Il loro numero cresce ogni giorno.

"Tra gli altri fenomeni, speriamo di usare le nostre trasmissioni radio per identificare quanta parte della ionosfera è influenzata dall'eclissi e quanto durano gli effetti, " spiega Frissell, un assistente professore di fisica presso il Center for Solar Terrestrial Research del NJIT e un sofisticato praticante di radioamatori che è intenzionato a elevare il ruolo della tecnologia nella ricerca scientifica spaziale. Condividerà i dati e le analisi della giornata all'incontro annuale dell'American Geophysical Union a dicembre.

Frissell si sta preparando per questo raro evento da più di due anni. Mentre un dottorato di ricerca studente presso Virginia Tech, ha fondato la Ham Radio Science Citizen Investigation (HamSCI), un'organizzazione che collega ricercatori professionisti come fisici spaziali e astronomi con la comunità dei radioamatori. Unendo i loro dati, i diversi gruppi saranno in grado di costruire un quadro completo degli effetti atmosferici causati da eventi meteorologici spaziali che vanno dall'eclissi solare alla fine di questo mese a fenomeni più comuni, come i brillamenti solari. Nel 2014, per primo ha dimostrato l'uso dei dati radioamatoriali mostrando gli effetti di un brillamento solare di classe X sulle comunicazioni ad alta frequenza.

Nel campus del NJIT, membri del team di Frissell di radioamatori universitari, tra cui Spencer Gunning, Joshua Vega e Joshua Katz, stanno costruendo un sito Web e sviluppando strumenti di analisi dei dati che consentiranno loro di raccogliere e interpretare le osservazioni generate durante l'eclisse. Centinaia di prosciutti in tutto il mondo stanno pianificando di partecipare a questo evento, e genereranno una serie ampia e diversificata di misurazioni.

Katz, insieme a Shaheda Shaik, uno studente di fisica e ricercatore presso il Centro per la ricerca solare-terrestre del NJIT, terrà un discorso sull'eclissi all'osservatorio United Astronomy Clubs of New Jersey (UACNJ) presso la Jenny Jump State Forest sabato, 19 agosto. Katz tornerà all'osservatorio il 21 agosto con altri membri del NJIT K2MFF Amateur Radio Club per partecipare agli esperimenti HamSCI Eclipse Ham Radio. Hanno in programma di operare all'esterno in modo da poter vedere l'eclissi mentre usano le loro radio.

"Parteciperemo a uno sforzo internazionale di raccolta dati, saperne di più sugli effetti meteorologici spaziali dell'eclissi, esporre il grande pubblico alla radio amatoriale e guardare un bellissimo evento solare irripetibile nello stesso giorno, " Dice Katz. "Questo è più entusiasmo di quello che i programmatori e gli analisti di dati come me di solito possono avere in una sola seduta!"

Il New Jersey sperimenterà un'eclissi parziale - circa il 75% di copertura d'ombra quel giorno - a partire da poco dopo le 13:00. I visitatori possono partecipare quel giorno all'evento Eclipse Observation di UACNJ. (Vedi http://www.uacnj.org per i dettagli.)

Frissell definisce l'eclissi "un evento spettacolare che ha catturato l'immaginazione del pubblico".

"La cosa eccitante dal punto di vista di un ricercatore è che le persone hanno accesso a strumenti come radio digitali e computer che sono collegati in modi che non erano in passato, permettendoci di fare osservazioni per poi raccoglierle e condividerle, " fa notare. "Per noi, questa è un'opportunità insolita per imparare cose che non sappiamo sulla ionosfera, la regione elettrificata dell'atmosfera superiore della Terra si è formata quando la luce ultravioletta del Sole rimuove gli elettroni dalle particelle neutre come l'ossigeno, azoto ed elio. Questa è una delle pochissime volte in cui siamo in grado di condurre un esperimento controllato su un evento meteorologico spaziale. Normalmente, non abbiamo conoscenze avanzate su quando, dove e come accadono."

I radioamatori sono fortemente interessati alla ionosfera, in parte perché consente loro di comunicare tra loro per migliaia di chilometri e nonostante la curvatura della Terra, che interrompe le normali comunicazioni in linea di vista. Le loro onde radio ad alta frequenza rimbalzano sull'atmosfera superiore e vengono rifratte dall'altra parte del globo. La composizione della ionosfera a diversi livelli influisce sulla loro capacità di trasmettere.

"Una stazione in Texas potrebbe non essere normalmente in grado di parlare con una in North Dakota su una particolare frequenza a una certa ora del giorno. Tuttavia, l'eclissi cambierà lo stato ionosferico e possibilmente creerà percorsi di comunicazione che normalmente non esistono. Cercheremo questi cambiamenti, tra gli altri impatti, " osserva. "Se si altera improvvisamente la ionosfera come accade durante un'eclissi, riducendo il numero di ioni o modificando la temperatura, Per esempio, crea onde o instabilità? Fino a che punto possono essere rilevati questi effetti?"

Una delle principali fonti di dati HamSCI proviene dal Reverse Beacon Network (RBN). La Reverse Beacon Network è una rete di ricezione radio automatizzata (1,8 - 144 MHz) creata e gestita volontariamente dagli operatori radioamatoriali. L'American Radio Relay League (ARRL) sta lavorando con HamSCI per organizzare e promuovere un Solar Eclipse QSO Party (hamsci.org/seqp), un evento operativo simile a un concorso progettato per mettere in onda i radioamatori durante l'eclissi.