Dolgo je bilo predvideno, da bo sončni mrk povzročil premični val na Zemlji ionosfera . Avgustovski mrk 2017 – imenovan »Veliki ameriški mrk«, ker je prečkal celinsko ZDA – je znanstvenikom dal priložnost, da preizkusijo to napoved. Znanstveniki na MIT Observatorij Kozolec je uporabil več kot 2000 sprejemnikov GNSS (globalnega navigacijskega satelitskega sistema) po celinskih ZDA, da je prvič opazoval to vrsto valovanja premca.
Veliki ameriški mrk je potreboval 90 minut, da je prečkal ZDA, v celoti pa je trajal le nekaj minut na kateri koli lokaciji. Ko se je Lunina senca premikala po ZDA z nadzvočno hitrostjo, je povzročila hiter padec temperature. Po odhodu naprej se je temperatura spet dvignila. To hitro segrevanje in hlajenje je povzročilo ionosferski premčni val.
Sam premčni val je sestavljen iz nihanj v vsebnosti elektronov v ionosferi. The GNSS sprejemniki zbirajo zelo natančne podatke o TEC (Total Electron Content) ionosfere. Ta animacija prikazuje premčni val elektronske vsebine, ki se premika po ZDA.
Podrobnosti o tem loku so bile objavljene v a papir avtorja Shun-Rong Zhang in sodelavcev na MIT's Haystack Observatory ter kolegov na Univerzi v Tromsu na Norveškem. V svojem prispevku to razlagajo takole: »Senca mrka ima nadzvočno gibanje, ki [generira] atmosferske premčne valove, podobne hitro premikajoči se rečni ladji, z valovi, ki se začnejo v nižji atmosferi in se širijo v ionosfero. Prehod mrka je ustvaril jasne ionosferske premčne valove v motnjah vsebnosti elektronov, ki so izvirale iz celotne v glavnem nad osrednjimi/vzhodnimi Združenimi državami. Študija valovnih značilnosti razkriva zapletene medsebojne povezave med soncem, luno ter zemeljsko nevtralno atmosfero in ionosfero.'
Ionosfera se čez dan razteza od približno 50 km do 1000 km nadmorske višine. Nabrekne, ko sončno sevanje doseže Zemljo, in ponoči popusti. Njegova velikost čez dan vedno niha. Imenuje se ionosfera, ker je območje, kjer se nahajajo nabiti delci, ki jih ustvari sončno sevanje. V ionosferi se pojavljajo tudi aurore. Še pomembneje pa je, da se tam širijo radijski valovi.
Ionosfera obdaja Zemljo in se razteza od približno 80 km do 650 km. Zasluga slike: NASA-in Goddard Space Flight Center/Duberstein
Ionosfera igra pomembno vlogo v sodobnem svetu. Omogoča, da radijski valovi potujejo čez obzorje, vpliva pa tudi na satelitske komunikacije. Ta slika prikazuje nekatere zapletene načine interakcije naših komunikacijskih sistemov z ionosfero.
Ta grafika prikazuje nekatere učinke, ki jih ima ionosfera na komunikacije. Slika: Nacionalni inštitut za informacijsko in komunikacijsko tehnologijo
V ionosferi se veliko dogaja. Poleg premčnega vala obstajajo različne vrste valov in motenj. Boljše razumevanje ionosfere je v našem sodobnem svetu pomembno, avgustovski mrk pa je znanstvenikom dal priložnost ne le za opazovanje premčnega vala, temveč tudi za podrobnejše preučevanje ionosfere.
Ključni so bili podatki GNSS, uporabljeni za opazovanje premca druga študija tudi Tudi ta je bil objavljen v reviji Geofizikalna raziskovalna pisma , vodila pa ga je Anthea Coster iz Observatorija Haystack. Podatki iz omrežja GNSS so bili uporabljeni za zaznavanje celotne vsebnosti elektronov (TEC) in diferencialne TEC. Nato so analizirali te podatke za nekaj stvari med prehodom mrka: zemljepisni in vzdolžni odziv TEC in prisotnost kakršnih koli potujočih ionosferskih motenj (TID) na TEC.
Napovedi so pokazale 35-odstotno zmanjšanje TEC, vendar je bila ekipa presenečena, ko je ugotovila zmanjšanje do 60%. Prav tako so bili presenečeni, ko so našli strukture povečanega TEC nad Skalnimi gorami, čeprav to ni bilo nikoli predvideno. Te strukture so verjetno povezane z atmosferskimi valovi, ki jih je v nižjem ozračju ustvarilo Skalno gorovje med sončnim mrkom, vendar je treba njihovo natančno naravo raziskati.
Ta slika podatkov GNSS prikazuje pozitivno strukturo potujoče ionosferske motnje (TID) v središču primarnega območja z osiromašenim TEC. Trikotniki označujejo mesta v Skalnem gorovju ali blizu njega. Slika: Coster et. al.
'... velikanski aktivni nebesni poskus, ki ga zagotavljata sonce in luna.' – Phil Erickson, pomočnik direktorja na observatoriju Haystack.
'Že od prvih dni radijskih komunikacij pred več kot 100 leti je bilo znano, da imajo mrki velike in včasih nepričakovane učinke na ionizirani del Zemljine atmosfere in signale, ki prehajajo skozi njo,' pravi Phil Erickson, pomočnik direktorja pri Haystack and vodja skupine za atmosferske in geovesoljske znanosti. 'Ti novi rezultati študij, ki jih je vodil Haystack, so odličen primer tega, koliko se je še treba naučiti o našem ozračju in njegovih zapletenih interakcijah z opazovanjem ene najbolj spektakularnih znamenitosti narave - velikanskega aktivnega nebesnega eksperimenta, ki ga zagotavljata sonce in luna. Moč sodobnih metod opazovanja, vključno z radijskimi daljinskimi senzorji, razširjenimi po Združenih državah, je bila ključnega pomena za odkrivanje teh novih in fascinantnih lastnosti.
Veliki ameriški mrk je prišel in odšel, a podrobne podatke, zbrane med tem 90-minutnim 'nebesnim eksperimentom', bodo znanstveniki še nekaj časa preučevali.
