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摘要：由于日全食周期短，这些变化将很小。日全食是一个小型的夜间体验，因此我们将其作为一个自然实验。科学家们正在协调整个日食路径，并将在全国多个地点进行同样的实验。日食事件相对较少；像我这样的气象学家根据我们所知道的陆地和空气之间的相互作用，从逻辑上思考日食期间会发生什么。
这篇文章最初是在对话中发表的。这篇文章发表在《生活科学》的专家之声：评论版和洞察版上，所有人都认为日全食是一个改变生命的事件。我不知道，我从没见过。幸运的是，对于我和整个美国的数百万人来说，这将在今年夏天改变。
我并不是一个真正的日食专家，尽管我已经等不及8月21日了。我实际上是个气象学家，而且是个相当专业的气象学家。六个月前，我不知道半影和半影的区别。我所知道的是，太阳为我们星球上发生的一切提供能量，而太阳每天的升降周期是大气中发生的事情的关键组成部分，以及空气如何在本地和全球循环。
那么，为什么担心亚秒级和亚微米级风的人对这个天文尺度的事件感兴趣呢？因为任何进入太阳的变化——比如日全食期间的完全停电——都会影响到陆地接收到的能量，反过来又会将能量转移回大气。由于日全食周期短，这些变化将很小。这既是一个激动人心的事件，也是一个有趣的挑战：一个科学家的梦想。
加上观测技术的进步，每一次日食都提供了一个新的机会来证明气象理论。这一次更是如此，因为横跨整个美国大陆的协调几乎保证了某人将拥有理想的观测条件。我们正在准备我们的气象气球和气象站来利用这个机会——看看短暂的停电对大气运动有什么影响。
气象学都可以追溯到太阳，从污染物是如何形成和运输的，到植物如何利用光合作用交换碳，再到风吹向什么方向，白天的过程不同于夜间的过程。如果没有太阳的能量输入，低层大气在夜间会慢慢地翻转。
白天在地面附近变热，而在上面变冷；晚上则正好相反。这种“稳定的”（较冷较热的）空气抑制空气和悬浮在其中的任何东西的垂直运动。因此，污染物可以离地面更近，云层的形成方式不同，空气在山谷中流动更快，在海岸，风是离岸而不是在
上吹来的，虽然这些概括性是已知的，但其细微差别和时间安排并不能完全理解，因此也不能完全预测。那是我的科学领域——湍流。我对短时间和小空间的大气变化感兴趣，这些变化最终会影响到大多数人所熟悉的更大的“天气”。
日全食是一个小型的夜间体验，因此我们将其作为一个自然实验。一个没有太阳辐射的短暂时期是否足以引起湍流和稳定性的可探测变化，还是需要整个晚上陆地和大气的缓慢相互作用？我们将根据我们的发现，用它来思考正常的非日食条件。
头在天空中对流层是最接近地球表面的大气层的一部分，包括我们呼吸的空气。（NA s a ESPO/INTEX-NA教育外展，CC BY）通过在日食之前、期间和之后发射一系列气象气球，我们将看到地球表面风和温度随时间的演变。附在气球上的仪器包从离地面约100米处开始，通过低层大气、对流层和低层平流层进行测量，最终达到近20公里。科学家们正在协调整个日食路径，并将在全国多个地点进行同样的实验。
在我们位于南卡罗来纳州的地点，我们关注的问题是日食可以产生大气内部的重力波：一块块的空气在一起移动，试图恢复温度和密度的平衡。（这与黑洞碰撞时产生的引力波不同）有时在云中可以看到引力波。在以前的日食期间，有很有希望的证据表明重力波活动，但没有足够的数据从足够的位置来完全了解它们。
在这张印度洋上空云的双重叠弧的卫星图像中可以看到大气重力波的模式。（Jacques Descloitresponse Team，NASA/GSFC，CC BY）我们收集的温度、相对湿度、风速和风向的垂直剖面也将用于回答其他一些科学问题。第一，我们将添加到由日食引起的温度变化的稀疏数据库中，并提供温度变化有多强以及太阳最低时的总黑度和最低温度之间的滞后时间有多长的定量测量。
我们还将能够看到太阳消失时的冷却和突然的重新升温当它返回时，会垂直传播，如果是的话，会传播到离地球表面多远的地方。就风而言，要回答的问题主要围绕风速和湍流强度的变化。我们相信我们会看到两者都减少，这为人类观察者经常引用的怪异的“日食风”提供了进一步的解释。
这一对对流层和平流层在时间和空间上的更全面的检查将有助于我们对区域天气和气候的建模和预测。
脚踩地面，但如果变化是更小？充氦气球离开地面很快-理想情况下是每秒5米-第一个可靠的测量是离地面近100米。在100米之内会发生很多事情。
来填补这个空白，在我们位于南卡罗来纳州的站点上，我们正在添加其他测量值。我们在离地面半米的地方建了一座小塔，上面有精细的热电偶。这些细线可以探测到超过0.1秒的时间周期内的温度变化，并帮助我们了解 ... 是否会导致一层非常浅的冷空气在典型的白天温度下开始生长。
塔楼还将安装两个声波风速计——利用声波脉冲中的干扰来测量风速的传感器以非常快的速度进行三维测量-观察风切变是否在地面附近发展。
红外气体分析仪将记录日食期间的碳通量，以查看植物呼吸是否有任何可检测的变化。记住，他们“呼吸”二氧化碳。有些动物把日食解释为夜晚，植物呢？”
最近在新西兰部署的USC后向散射激光雷达。（April Hiscox）最后，我们还将部署一个激光雷达系统。这就像雷达，但有一个指向上的激光。这是为了看看边界层的深度是否有任何变化，这是大气受地球表面影响到上面自由对流层的过渡点。
，我们将在2分36秒内完成所有这些。这是一个巨大影响的小窗口。
整理数据充实了理论日全食通常被称为气象游乐场，这就是它的感受。我们拿出所有的科学玩具来看看能找到什么。日食事件相对较少；像我这样的气象学家根据我们所知道的陆地和空气之间的相互作用，从逻辑上思考日食期间会发生什么。但是，除非我们看到它，在它上面加上一个方程式并预测下一个，否则它仍然属于理论范畴，不能可靠地预测天气。
我感觉自己又回到了孩提时代——日食迫使我以一种新的、不同的方式思考气象学——就像观察世界
南卡罗来纳大学地理系副教授April Hiscox这篇文章最初是在对话中发表的。阅读原文。关注Facebook、Twitter和Google+上的所有专家声音问题和辩论，并成为讨论的一部分。所表达的观点是作者的，并不一定反映出版商的观点。这个版本的文章最初发表在Live Science上
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