De ionosfeer is het deel van de atmosfeer dat geïoniseerd is door zonnestraling, op een hoogte tussen ongeveer 80 km tot 1000 km. Vanaf deze hoogte is de atmosfeer dermate ijl dat vrije elektronen gedurende enige tijd kunnen blijven bestaan en daardoor voldoende talrijk zijn om radiogolven en radiocommunicatie te beïnvloeden. Omdat de dichtheid en samenstelling van de ionosfeer op complexe wijze variëren, belemmeren deze de werking van technologieën die gebruik maken van radiogolven, zoals bijvoorbeeld GPS-navigatie. Sinds de jaren ‘50 wordt de ionosfeer door de wetenschappers van het Geofysisch Centrum van het KMI in Dourbes bestudeerd en gemonitord.
Aangezien de vrije elektronen en ionen in de ionosfeer het gevolg zijn van de zonnestraling, en dan voornamelijk van de ultraviolette en X-stralen, varieert de ionosfeer op een voorspelbare manier doorheen de dag en doorheen de seizoenen. Daarnaast zijn er echter ook plotselinge, onregelmatige variaties, zoals bijvoorbeeld deze veroorzaakt door een zonsverduistering.
Zonsverduisteringen verstoren zeer sterk de normale toestand van de ionosfeer, en de gevolgen daarvan kunnen gezien worden in bijvoorbeeld de vertraging van GPS-signalen. Door zulke effecten nauwkeurig te bestuderen kan veel geleerd worden over het plasma in de ionosfeer. In de natuurkunde wordt onder plasma een toestand verstaan waarin de deeltjes van een gasvormige stof enigszins geïoniseerd zijn.
Reeds in de 19de eeuw werd de wiskundige theorie ontwikkeld om heel precies zonsverduisteringen te voorspellen. In de tweede helft van de 20ste eeuw werden door middel van computerberekeningen, de paden van alle toekomstige verduisteringen voor de komende duizend jaar bepaald. Deze berekeningen werden echters steeds uitgevoerd voor waarnemers op zeeniveau. Het blijkt dat het pad van een zonsverduistering erg kan verschillen naargelang de hoogte boven zeeniveau. Daardoor kwamen de waarnemingen van de ionosfeer niet overeen met deze voorspellingen.
Het pad van de totale zonsverduistering van 20 maart 2015, op verschillende hoogten boven zeeniveau. Op zeeniveau was de verduistering totaal boven de Atlantische Oceaan, maar tussen 500 en 1000 km hoogte was dit boven België!
De wetenschappers van het “Ionosphere and Space Weather” team hebben daarom de berekening voor het voorspellen van zonsverduisteringen opnieuw gedaan, ditmaal rekening houdend met de hoogte als derde dimensie in de berekeningen. Voor de recente zonsverduisteringen blijken deze nieuwe berekeningen inderdaad veel beter overeen te stemmen met de waarnemingen. Computercode werd geschreven en ter beschikking gesteld van de wetenschappelijke gemeenschap om correcte, drie-dimensionele voorspellingen van toekomstige verduisteringen te maken.
Deze resultaten werden gepubliceerd in Journal of Geophysical Research: Space Physics en werden door de American Geophysical Union uitgelicht als een “Research Spotlight” in het Eos magazine.
