Forskarna kommer att använda kameror installerade på två av NASA: s WB-57-forskningsstrålar för att göra högupplösta observationer av solens korona - de eteriska strömmarna av glödande gas i solens yttersta atmosfär som bara blir synliga under en solförmörkelse.
Medan observatörer på marken kommer att uppleva upp till två och ett halvt minut av totalitet (när månen helt döljer solen), det NASA-finansierade teamet som leds av Amir Caspi, en solastrofysiker vid Southwest Research Institute i Boulder, Colorado, kommer att använda jetplanerna för att sträcka totalperioden till mer än sju minuter, vilket möjliggör enastående observationer av solkorona.
Till och med att vara passagerare på NASA-jetplanerna kräver särskild utbildning, så astrofysikerna kommer inte att flyga med instrumenten. Men de kommer att hålla reda på sitt experiment genom en live satellitmatning av bilderna när jetsna jagar månens skugga över Missouri, Illinois och Tennessee på höjden av den totala solförmörkelsen. Live feed kommer också att göras tillgängligt för allmänheten online.
Månens skugga rör sig för snabbt för att även jetflygarna ska kunna hålla jämna steg, så piloterna kommer att flyga i en noggrant beräknad formation som maximerar totaltiden, med den andra jet som tar upp jakten bara några sekunder innan totaliteten för den första strålen slutar, enligt forskarna.
"Trots att de är 100 kilometer från varandra och flyger med cirka 750 kilometer i timmen, måste de ställa in sin flygning tillräckligt bra för att vara inom cirka 10 sekunder efter den position de behöver vara," sa Caspi till Live Science.
Varmare än solen
De högupplösta bilderna som tagits av jetstrålarna under förmörkelsen kommer att ge forskarna en unik rörlig utsikt över solens korona. De hoppas att det kommer att belysa koronaens huvudmysteri: Varför är det så mycket varmare än själva solens yta?
"Solcorona är på en temperatur på miljoner grader, och den synliga ytan på solen - fotosfären - är bara några tusen grader," sade Caspi. "Den här typen av temperaturinversion är ovanlig. Om termodynamik fungerade i klassisk mening som vi är vana vid, så skulle du inte få den här typen av inversion, och temperaturen skulle falla av när du går högre."
Caspi och hans kollegor hoppas att deras iakttagelser kommer att avslöja mycket fina dynamiska funktioner i solkorona, kanske i form av krusningar eller vågor, som kan avslöja processer i solens magnetfält som tros hålla den tunna koronaen så mycket varmare än solen yta.
Ett andra huvudmål är att söka efter en förklaring till de stora synliga strukturerna i korona, sade Caspi.
"När du tittar på korona ser du dessa väldigt strukturerade slingor, arkader, fläktar och streamers," sade han. "Saken är att de är väldigt släta och välorganiserade, och det ser ut som ett nykammat hårstrå."
Men de magnetiska fälten som formar korona har sitt ursprung i solens mycket kaotiska yta, som förväntas förvandla koronaens släta strukturer till en trasslig matta, sa Caspi.
Men, "alla dessa strukturer förblir stabila och väldigt välorganiserade, och så släpper koronaen ständigt små bitar av komplexitet för att förbli så välorganiserade," sade han, "och vi förstår inte hur den processen händer heller. "
Utsikt på hög höjd
Caspi förklarade att observationer av en solförmörkelse från en höjd av 50 000 fot (15 200 m) har många fördelar jämfört med observationer från marken.
NASA-jetflygarna kommer att flyga långt över alla moln och det mesta av atmosfären som omsluter jorden, vilket garanterar perfekt väder på en tid på året när förmörkningsöktare på marken kan förvänta sig cirka 50 procent molntäcke, sade han.
Den tunna atmosfären och solens och månens position nästan direkt ovanför kommer att reducera snedvridningen till ett minimum, vilket gör att teleskop och kameror ombord på flygplanet kan spela in mycket fina detaljer i strukturen för solens korona, sade han.
"Vi får i princip bättre känslighet i alla avseenden," sade Caspi. "Vi får bättre bildkvalitet, vi får längre observationstid, vi får mindre spritt ljus - så vi har högre känslighet för alla saker som vi försöker titta på på så många olika sätt."
NASA: s WB-57-forskningsstrålar startade på 1960-talet som B-57 Canberra-bombplan. Därefter anpassades flygplanen av det amerikanska flygvapnet för väderövervakning och användes för att samla in luftprover med hög atmosfär efter misstänkta kärnkraftsförsök, enligt NASA.
Jetstrålarna har sedan ombyggts och eftermonterats med en svit av sofistikerade instrument och sensorer, inklusive stabiliserade högupplösta kameror i flygplanets näsa som kan spela in synligt ljus och infrarött ljus med 30 bilder per sekund.
Caspi sade att kamerasystemet är utvecklat av NASA för att övervaka rymdfärjan under återinträde till atmosfären, som en försiktighetsåtgärd vid rymdfärjan Colombia katastrof 1986.
Den 21 augusti totala solförmörkelsen kommer att vara första gången som NASA-strålarna och dess kameror har använts för astronomi, sade Caspi.
"Så förutom att bara vara en riktigt fantastisk vetenskap, hoppas vi att detta experiment kommer att visa upp plattformens prestanda och potential för framtida astronomiska observationer," tillade han.
Närmaste stjärna
Caspi sa att de kommande observationerna har potential att belysa några av de kvarstående mysterierna om vår närmaste stjärna och ge astrofysiker en bättre förståelse för hur vårt solsystem bildades. Forskningen kan till och med erbjuda forskare en glimt av hur andra planetsystem bildas kring avlägsna stjärnor.
"Solsystemutvecklingen drivs delvis av dessa vindar som kommer ut ur stjärnan, och de blåser mycket av dammet bort från det inre solsystemet, och det är därför en av anledningarna till att steniga planeter bildas nära och gasjättar tenderar att form längre bort, sade Caspi.
Förmörkelseflygningarna kommer också att ge en sällsynt möjlighet för forskare att observera planeten Merkurius med teleskop och kameror på jets, sa Caspi. De kommer också att ha möjlighet att leta efter de svårfångade vulkaniska asteroiderna som är teoretiserade att existera mellan Merkurius och solen.
Caspi förklarade att jetkamerorna skulle syfta till att observera vårt solsystemets innersta planet, som kommer att bli synlig på den mörkare himlen under förmörkelsen, ungefär en halvtimme före och en halvtimme efter totaliteten.
Högupplösta bilder av Merkurius tagna under infrarött ljus skulle låta planetforskare studera planetens yta runt gryningsterminatorn, där Merkurys iskalla natt ger plats för sin brännande heta dag, för att lära sig mer om materialet som utgör yta.
"Dagsidan av Merkurius är stekhet varm vid 400 grader F (400 grader C), och nattsidan är iskald vid minus 250 grader F (minus 156 grader C), men det vi inte vet är hur länge det tar att gå från varmt till kallt. "
Genom att använda infrarött ljus kan forskarna mäta egenskaperna för planetens jord, inte bara vid ytan utan även några centimeter under ytan, vilket kan hjälpa forskare att ta reda på vad den är gjord av och hur tät den är , han lade till.
"Dessa observationer är de första i sitt slag som vi känner till, för att försöka göra en infraröd värmekarta över Merkurius," sade Caspi.
