Команда японских и бельгийских астрономов с помощью современных аналитических методов повторно исследовала рисунки солнечных пятен, сделанные астрономом 17 века Иоганном Кеплером. Сделав это, они разгадали давнюю тайну солнечных циклов в тот период, согласно недавней статье, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters.
Кто впервые наблюдал пятна на Солнце, было предметом острых дискуссий в начале 17 века. Теперь мы знаем, что древние китайские астрономы между 364 и 28 годами до нашей эры наблюдали эти особенности и включили их в свои официальные записи. Бенедиктинский монах в 807 году думал, что он наблюдал проходящий перед Солнцем Меркурий, хотя на самом деле он наблюдал пятно на Солнце. Подобные ложные толкования были также распространены в 12 веке. Английский монах сделал в декабре 1128 первые известные рисунки солнечных пятен.
Английский астроном Томас Гарриот сделал первые наблюдения солнечных пятен с помощью телескопа в конце 1610 и записал их в своих блокнотах. Как и Галилей примерно в то же время, хотя последний не опубликовал научную статью о солнечных пятнах (сопровождавшихся эскизами) до 1613 года. Галилей также утверждал, что пятна не являлись, как некоторые считали, спутниками Солнца, а больше похожи на облака в атмосфере или на поверхности Солнца. Но он не был первым, кто предложил это; эта заслуга принадлежит голландскому астроному Йоханнесу Фабрикусу, опубликовавшему свой научный трактат о солнечных пятнах в 1611 году.
Кеплер прочитал этот конкретный трактат и увлекся им, сделав с помощью камеры-обскуры в 1607 г. (опубликовано в трактате 1609 г.) свои наблюдения солнечных пятен, которые он первоначально считал прохождением Меркурия. Он отозвал этот отчет в 1618 году, придя к выводу, что он действительно видел группу солнечных пятен.
Кеплер сделал свои солнечные рисунки на основе наблюдений, проведенных как в собственном доме, так и в мастерской придворного механика Юста Бурги в Праге. В первом случае он сообщил о «небольшом пятне размером с маленькую мушку»; во втором — «небольшое пятно глубокой тьмы в центре… размером и видом, как тонкая блоха».
Длительная дискуссия касается периода примерно с 1645 по 1715 годы, в течение которого было очень мало зарегистрированных наблюдений солнечных пятен, несмотря на все усилия астрономов. Это было уникальное событие в истории астрономии. Несмотря на то, что за это время наблюдали лишь около 59 солнечных пятен — по сравнению с 40 000-50 000 солнечных пятен за аналогичный промежуток времени в наше время, астрономы все же смогли определить, что солнечные пятна, похоже, происходят в 11-летних циклах.
Немецкий астроном Густав Шпорер отметил резкий спад в статьях 1887 и 1889 годов, а его британские коллеги Эдвард и Энни Маундер расширили эту работу, чтобы изучить, как широты солнечных пятен менялись со временем. Этот период стал известен как «минимум Маундера». Шперер также изобрел «закон Шперера», утверждающий, что пятна в начале цикла появляются на высших широтах в северном полушарии Солнца, постепенно переходя к низшим широтам в южном полушарии по мере прохождения цикла, пока новый цикл солнечных пятен не начнется в высших широтах. .
Но как именно солнечный цикл перешел к минимуму Маундера, было далеко не ясно. Реконструкции на базе колец деревьев дали противоречивые данные. К примеру, одна из таких реконструкций показала, что постепенному переходу предшествовал чрезвычайно короткий солнечный цикл примерно пять лет или чрезвычайно длинный солнечный цикл примерно 16 лет. Другая реконструкция кольца деревьев показала, что солнечный цикл имел нормальную продолжительность 11 лет.
Записи независимых наблюдений могут помочь разрешить это расхождение. Вот почему Хисаси Хаякава из Университета Нагоя в Японии и соавторы обратились к рисункам солнечных пятен Кеплера для дополнительного понимания, предшествующих существующим телескопическим наблюдениям на несколько лет.
Количественная оценка Кеплера
«Поскольку эта запись не была телескопическим наблюдением, она обсуждалась только в контексте истории науки и не использовалась для количественного анализа солнечных циклов в 17 веке», — сказал Хаякава. «Но это самый старый эскиз солнечного пятна, сделанный с помощью инструментальных наблюдений и проекции. Мы поняли, что этот рисунок солнечного пятна мог бы указать нам расположение солнечного пятна и указать фазу солнечного цикла в 1607 году, если нам удалось сузить точку наблюдения и время и реконструировать наклон гелиографических координат – то есть положение особенностей на поверхности Солнца – в тот момент времени». .
Кеплер разместил обе группы солнечных пятен в нижнем левом квадранте своих рисунков. Хаякава с коллегами «депроектировал» рисунки (которые были показаны вверх ногами, учитывая его наблюдение обскуры с помощью камеры-обскуры, и компенсировал угол, сравнивая записи Кеплера с современными данными для должной степени. Они обнаружили, что солнечные пятна расположены на более низкой широте). означает что знаменитый схематический рисунок Кеплера, представленный в его книге, противоречит изображениям камеры-обскура и оригинальному тексту астронома. Авторы предполагают, что рисовальщик, создавший иллюстрацию, мог перепутать.
Команда возлагалась на закон Шпорера, чтобы определить, что группа солнечных пятен возникла в конце предыдущего солнечного цикла (солнечный цикл-13), а не в начале нового (солнечный цикл-14). Более поздние наблюдения в телескоп во время нового цикла разместили солнечные пятна на высших широтах, соблюдая закон Шперера. Они также смогли сузить время для перехода между двумя циклами к 1607-1610 годам, поддерживая регулярную продолжительность предыдущего солнечного цикла, а не чрезвычайно короткое или чрезвычайно длинное.
«Это увлекательно наблюдать, как записи наследия исторических деятелей передают решающее научное последствие современным ученым даже спустя столетие», — сказала соавтор Сабрина Беше из Королевской обсерватории Бельгии. «Я сомневаюсь, что они могли представить, что их записи принесут пользу научному сообществу гораздо позже, после их смерти. Нам еще многому можно научиться у этих исторических деятелей, кроме истории науки. В случае с Кеплером мы стоим на плечах научного гиганта».
По материалам: ArsTechnica
