日食成為動物、植物與太陽研究的實驗室

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eclipse solar Foto: eclipse solar - Foto: GagliardiPhotography/Shutterstock.com

日全食的發生對於科學界來說是具有歷史意義的時刻,為多個研究領域的進展提供了獨特的機會。一個引人注目的例子是英國天文學家阿瑟愛丁頓 (Arthur Eddington) 1919 年的觀測,他利用西非海岸的這一現象來驗證阿爾伯特愛因斯坦的相對論。

今天,這一動態再次發生,當時這一奇怪的天文事件覆蓋了北半球的地區,從俄羅斯北部到西班牙和葡萄牙。幾個月來,生物學和天文物理學等領域的專家致力於緊張的準備工作,力求在短暫的黑暗時刻收集重要資訊。

在西班牙,雖然許多觀察者將注意力集中在天空上,但一群科學家卻將注意力轉向了另一個方向。目的是調查當地動植物對日食的反應。

這一研究領域的研究仍然不足,對於突然和短暫的黑暗對這些生物體的影響知之甚少。先前罕見的研究表明,植物和動物會對這一現象期間出現的刺激做出反應。

西班牙國家自然科學博物館的研究員艾拉姆·羅德里格斯詳細介紹說,「對每個物種的影響因個人的認知水平而異。」他列舉了各種反應,從害怕和尋求庇護,到像黑猩猩那樣的行為,這些行為可以指向日落,或者移動到休息區。

Rodríguez 是 EcoEclipse 的創始人之一,EcoEclipse 是歐洲的創新計劃,專注於這一研究領域。他的團隊的工作包括記錄日食前兩天、日食期間和日食後兩天的環境聲音,以便比較不同時期物種的行為。

他補充說,“反應數據將以原始格式提供”,目的是讓其他科學家在未來能夠分析環境噪音的變化,而不僅僅是來自動物的聲音。

儘管有幾個物種的反應被記錄下來,但該項目目前優先考慮鳥類和蝙蝠,鳥類的日常和季節週期受到光影轉換的強烈影響。這位專家解釋說:“我們對蝙蝠的了解甚至更少,而這次日食的好處是,由於它發生在黃昏,它對這些動物的影響可以放大。”

2024年,美國發生日全食期間,科學家就已經監測到了鳥鳴聲。當時,推出了一款行動應用程序,鼓勵公眾參與數據收集。

這項工作揭示了 52 種鳥類,其中 29 種在發聲方面表現出顯著變化。這些變化包括完全沉默或開始唱歌,到陽光返回時的“虛假黎明合唱”。

有史以來發布的最全面的分析之一是在 2017 年另一次日食期間在美國動物園進行的。在兩分半鐘的完全黑暗中,觀察了幾種動物的反應,包括靈長類動物、大象、棕熊、海豹、紅鶴、鸚鵡、鳳頭鸚鵡和海龜。

結果令研究人員感到驚訝:所分析的 17 個物種中有 76% 表現出某種類型的反應。有些動物開始了夜間特有的活動,有些則表現出焦慮,有些則表現出前所未有的行為。

另一方面,植物的反應在很大程度上是未知的,即使之前有一些研究試圖記錄日食對植物的影響。

2022 年,義大利北部一次日偏食期間的觀測表明,樹木可以預見這種現象。它們會提前幾個小時同步它們的生物電行為,這是控制光合作用和防禦機制等重要功能的內部訊號。

然而,隨後的研究表明,不可能證明日食與植物發出的生物電訊號之間存在直接關聯。

生物學家兼作家艾娜·S·埃里斯評論說:「也許有些植物對日食有明顯的反應,但我們還沒有研究過它們。」她強調說,由於已對超過 30 萬種植物進行編目,不能排除這種可能性。

同時,在義大利,科學家在實驗室花了數週時間來改進新設備。儀器有可能徹底改變日冕(太陽大氣最外層區域)的分析。

日食期間,圓縫光譜儀(CISS)在西班牙的 Javalambre 天體物理觀測站接受了一次關鍵測試。開發人員的目標是證明該設備能夠以比現有技術更靈活的方式將陽光分解成波浪成分。

日食現象為日冕變得更加明顯提供了理想的條件。這有助於對靠近太陽的這一區域的研究,其行為可能對地球上的通訊網路和電能係統產生重大影響。

都靈天體物理天文台首席研究員費德里科·蘭迪尼解釋說,與傳統的線性光譜儀不同,新原型“有一個圓形狹縫,可以在一張圖像中記錄距太陽中心特定距離處的整個日冕的光譜。”

日食
日食 – muratart/Shutterstock.com

1996 年至 2013 年間,歐洲太空總署 (ESA) 和 NASA 合作的 SOHO 探測器上使用了最後一台大型紫外光譜儀 UVCS。然而,它需要很多小時才能完整繪製日冕地圖。

如果科學家證明了這種新光學原理的有效性,下一步將有可能將其納入未來的太空任務中。該任務將側重於對太陽外層大氣的詳細觀測。

同時,法國原子能委員會(CEA)的研究人員以這次日食為契機,調查太陽的磁場、大氣層以及偶爾會對地球造成乾擾的強烈事件。

太陽不斷發射物質和帶電粒子,有時會產生嚴重的太陽風暴,將等離子體和其他元素的大規模爆炸投射到太空中。

當這種物質到達地球磁層時,可能會導致衛星故障,使太空人面臨危險,並在高緯度地區產生明亮的北極光和南極光。

CEA 的天體物理學家艾倫·薩查·布倫 (Allan Sacha Brun) 解釋說:“我們的努力旨在了解太陽活動背後的物理機制。”他補充說,這需要“將太陽從其出現到結束的演化時間線置於適當的背景中。”

同時,歐洲太空總署(ESA)的科學家們對這次日食進行了研究,目的是加深對太陽風的了解。該機構的科學主任卡羅爾·蒙代爾提出了一些問題,例如:“為什麼太陽風暴以某種方式消散?它們的結構是什麼?創建可以預測它們的模型是否可行?”

歐空局的太陽軌道探測器自 2020 年以來一直在軌道上運行,一直在收集有關大氣和太陽風的重要數據。此次任務的聯合首席研究員米霍·詹維爾(Miho Janvier)評論說,日食是「評估我們模型的準確性(無論它們好壞)」的機會。

歐空局的另一項舉措是 Proba-3 任務,目前使用三艘以精確編隊飛行的太空船,目的是產生自己的較小規模的人造日食。

Beatriz Lima é colaboradora da redação do Mix Vale, portal de notícias com cobertura de Brasil e mundo. Produz conteúdo nas editorias de economia e benefícios, com foco em informação de serviço para o leitor brasileiro. Escreve para o portal desde 2024.

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