从神话到现实:揭开日食风之谜

宾夕法尼亚州伊利市甘农大学的物理学家和天文学家大卫·霍恩博士谈到观测到的日全食数量时说:“到目前为止,我一生中只有三次机会。”

日全食虽然不是只发生一次就沒了,但仍是极其罕见的现象,而且覆盖的地理范围有限。这些特殊时刻提供了难得的机会,在2024 年 4 月,霍恩博士将与全国日食路径沿线的参与者合作,尝试测量一种长期以来只存在于传闻中的现象——日食风。

自古以来,人们一直传说日食会带来风向变化。从水手们发现船帆鼓起,到普通观察者也报告过当太阳躲在月亮背后时突然刮风或者风平浪静的现象。然而,这些轶事并不能证明这种现象真实存在,也无法排除是观察者的心理因素造成的,甚至只是与日食巧合发生的正常事件。轶事往往是缺乏数据的问题,而关于日食风的答案即将揭晓。

为了研究日食风,霍恩博士设计了一系列传感器平台,将由全国各地的志愿市民科学家部署。每个平台上,一台LI-550 TriSonica® Mini Mini 风速风向传感器将测量风速、风向、空气温度、气压和相对湿度,同时一个定制编程的Arduino® 微型计算机将记录数据。辅助传感器将提供环境光照和气压冗余测量。

传统的三维声学风速仪价格昂贵,而 LI-550 TriSonica® Mini 风速风向传感器的低成本使其成为这项研究的理想选择。此外,LI-550 不仅测量风速,还测量环境气压、湿度和温度,从而降低了传感器系统的复杂性。由于这些参数包含在LI-550的数据中,因此无需构建更复杂的数据采集系统。LI-550 以纯文本格式发送数据,易于记录和解释。

霍恩博士及其团队设计了简单可靠的传感器平台,志愿者经过非常简单的培训就可以部署。 沿着日食路径将安装六个传感器平台。从初亏开始一小时前,参与者将传感器平台放置到位,打开电源,等待日食发生。 日食结束后一小时,参与者将收集设备并将其与数据一起发送给霍恩博士。 霍恩博士希望收集的数据能够为日食风的证据提供支持,并为未来进一步研究这种现象铺平道路。

不管这项研究最终如何解释日食风,它至少证明了一件事:机智的、富有创造力的科学家,即使只有小额预算和小型团队,也能进行有意义的实验。大型研究经费往往会吸引人们关注,但有时候伟大的想法就在身边。而有时,最好的测试假设,正是被观察者怀疑但科学界尚未明确的现象。你或许甚至可以说,了解风比仅仅猜测要好得多。

A row of five small tripods support five identical sensor platforms, each featuring a LI-550F TriSonica Mini Wind and Weather Sensor. A leafless woodland canopy stands in the background, while sparse leaf litter covers the mowed grass in the foreground.
图 1. LI-550F TriSonica®迷你风和天气传感器正在部署前进行测试。这些传感器平台预定要在2024年4月8日日食经过美国大陆时测量风。