Εγγραφείτε στο ενημερωτικό δελτίο του CNN στο Wonder Theory. Εξερευνήστε το σύμπαν με νέα σχετικά με συναρπαστικές ανακαλύψεις, επιστημονικές προόδους και πολλά άλλα.
CNN
—
Ο Γερμανός αστρονόμος Johannes Kepler σχεδίασε διαγράμματα ηλιακών κηλίδων το 1607 από τις παρατηρήσεις του στην επιφάνεια του Ήλιου – και αιώνες αργότερα, αυτά τα πρωτοποριακά σχέδια βοηθούν τους επιστήμονες να λύσουν το μυστήριο του Ήλιου.
Αν και τα πάντα στο ηλιακό σύστημα περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο, οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει ακόμη να ανακαλύψουν πολλά από τα μυστικά αυτού του άστρου.
Ωστόσο, η μελέτη της αλλαγής του Ήλιου με την πάροδο του χρόνου, συμπεριλαμβανομένου του ηλιακού κύκλου, μπορεί να απαντήσει σε ορισμένες μακροχρόνιες ερωτήσεις σχετικά με τη βολίδα και πώς αλλάζει.
Μερικά από αυτά τα ερωτήματα περιστρέφονται γύρω από την ηλιακή δραστηριότητα τον δέκατο έβδομο αιώνα, που ήταν μια κομβική στιγμή για τη μελέτη του ήλιου.
αστρονόμοι Ηλιακές κηλίδες που παρατηρήθηκαν με τη χρήση τηλεσκοπίων Το 1610, ο ήλιος έγινε μάρτυρας της πρώτης παρατήρησής του. Ταυτόχρονα, ο Ήλιος περνούσε μια ασυνήθιστη μετάβαση σε μια εκτεταμένη περίοδο ασθενούς δραστηριότητας. Τα σχέδια του Κέπλερ που αγνοήθηκαν εδώ και καιρό, τα οποία παραβλέφθηκαν επειδή ήταν σχέδια και όχι τηλεσκοπικές παρατηρήσεις, μπόρεσαν να δώσουν σημαντικές ιστορικές γνώσεις.
Μια νέα μελέτη που αναδημιουργούσε τις συνθήκες κάτω από τις οποίες ο Κέπλερ έκανε τα σχέδιά του εμφανίστηκε στις 25 Ιουλίου Επιστολές Αστροφυσικού Περιοδικού.
«Ο Κέπλερ συνέβαλε πολλά ιστορικά ορόσημα στην αστρονομία και τη φυσική τον 17ο αιώνα, αφήνοντας την κληρονομιά του ακόμη και στη διαστημική εποχή», δήλωσε ο Hisashi Hayakawa, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και επίκουρος καθηγητής στο Ινστιτούτο Έρευνας Διαστήματος και Επίγειου Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Nagoya. μια δήλωση.
“Προσθέτουμε ότι τα αρχεία ηλιακών κηλίδων του Κέπλερ προηγούνται των σημερινών τηλεσκοπικών καταγραφών ηλιακών κηλίδων που χρονολογούνται από το 1610 κατά αρκετά χρόνια. Τα σχέδια των ηλιακών κηλίδων του είναι απόδειξη της επιστημονικής του ικανότητας και της επιμονής του απέναντι στους τεχνολογικούς περιορισμούς.”
Ο Ήλιος διέρχεται από έναν κύκλο 11 ετών αυξανόμενης και φθίνουσας δραστηριότητας, γνωστός ως ηλιακός κύκλος. Οι επιστήμονες πιστεύουν επί του παρόντος ότι ο ήλιος φτάνει ή πλησιάζει στην κορυφή της ηλιακής του δραστηριότητας, που είναι η ετήσια αιχμή της δραστηριότητάς του στον τρέχοντα ηλιακό κύκλο, ο οποίος ονομάζεται ηλιακός κύκλος 25.
Η μέγιστη ηλιακή δραστηριότητα συνήθως συνδέεται με την αύξηση του αριθμού των ηλιακών κηλίδων που είναι ορατές στην επιφάνεια του Ήλιου. Αυτές οι σκοτεινές περιοχές, μερικές από τις οποίες μπορεί να έχουν το μέγεθος της Γης ή μεγαλύτερες, δημιουργούνται από τα ισχυρά και συνεχώς μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία του Ήλιου.
Οι επιστήμονες σήμερα παρακολουθούν την ηλιακή δραστηριότητα χρησιμοποιώντας δεδομένα από επίγεια και διαστημικά παρατηρητήρια, μαγνητικούς χάρτες της επιφάνειας του Ήλιου και υπεριώδεις παρατηρήσεις της εξωτερικής ατμόσφαιρας του Ήλιου.
Αλλά ακόμη και η προσπάθεια παρατήρησης του ήλιου ήταν δύσκολη υπόθεση πριν από αιώνες.
Ο Mark Misch, επιστημονικός ερευνητής στο Διαστημικό Κέντρο Πρόβλεψης Καιρού της Εθνικής Ωκεανικής και Ατμοσφαιρικής Διοίκησης στο Boulder του Κολοράντο, είπε ότι οι ηλιακές κηλίδες παρατηρήθηκαν με γυμνό μάτι μέσω ομίχλης ή καπνού που προκλήθηκαν από πυρκαγιές ή κοντά στην ανατολή ή τη δύση του ηλίου όταν η ατμόσφαιρα βοήθησε στη μείωση της φωτεινότητας. Ο ήλιος. Ο Misch δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα.
Ο Κέπλερ χρησιμοποίησε μια συσκευή που ονομάζεται camera obscura, η οποία χρησιμοποίησε μια μικρή τρύπα στο τοίχωμα της συσκευής για να προβάλει μια εικόνα του Ήλιου σε ένα φύλλο χαρτιού και να σχεδιάσει τα χαρακτηριστικά που παρατήρησε. Ο Κέπλερ πίστεψε λανθασμένα ότι είχε τραβήξει μια εικόνα του πλανήτη Ερμή που κινείται σε τροχιά γύρω από τον ήλιο τον Μάιο του 1607, αλλά ανακάλεσε την έκθεσή του 11 χρόνια αργότερα και αποφάσισε ότι είχε παρατηρήσει μια ομάδα ηλιακών κηλίδων.
«Επειδή αυτό το αρχείο δεν ήταν τηλεσκοπική παρατήρηση, συζητήθηκε μόνο στο πλαίσιο της ιστορίας της επιστήμης και δεν χρησιμοποιήθηκε για ποσοτικές αναλύσεις των ηλιακών κύκλων τον 17ο αιώνα», είπε ο Hayakawa.
«Αλλά αυτό είναι το παλαιότερο διάγραμμα ηλιακών κηλίδων που σχεδιάστηκε ποτέ με ένα όργανο παρατήρησης και προβολής. Συνειδητοποιήσαμε ότι αυτό το διάγραμμα ηλιακών κηλίδων θα μπορούσε να μας πει τη θέση της ηλιακής κηλίδας και να υποδείξει τη φάση του ηλιακού κύκλου το 1607 όσο μπορούσαμε να περιορίσουμε. κάτω από το σημείο παρατήρησης και το χρόνο και να δημιουργήσετε εκ νέου “Κατασκευάζοντας την κλίση των συντεταγμένων ηλιακής απεικόνισης – δηλαδή, τις θέσεις των χαρακτηριστικών στην επιφάνεια του Ήλιου – σε αυτό το χρονικό σημείο.”
Το χαμηλότερο ηλιακό επίπεδο
Οι ηλιακές κηλίδες δεν είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι επιστήμονες μπορούν να κατανοήσουν τις αλλαγές στον Ήλιο. Ο Misch λέει ότι οι αλλαγές μέσα στο μαγνητικό πεδίο του Ήλιου ρυθμίζουν την κίνηση των σωματιδίων υψηλής ενέργειας, που ονομάζονται κοσμικές ακτίνες, μέσα στο διάστημα.
Όταν οι κοσμικές ακτίνες χτυπούν την ατμόσφαιρα της Γης, μπορεί να αλλάξουν τη χημική της σύνθεση, συμπεριλαμβανομένου του ισοζυγίου άνθρακα.
«Με την πάροδο του χρόνου, αυτός ο άνθρακας ενσωματώνεται στα φυτά, στα ζώα, ακόμη και στο σώμα μας», λέει ο Misch. “Οι δακτύλιοι δέντρων παρέχουν μια μοναδική ευκαιρία για παρακολούθηση της αλλαγής του άνθρακα από χρόνο σε χρόνο. Μερικοί δακτύλιοι σε αρχαία δέντρα μπορούν να εντοπιστούν χιλιάδες χρόνια πίσω. Ομοίως, τα ισότοπα άνθρακα και άλλα στοιχεία μπορούν να εντοπιστούν μέσω φυσαλίδων αέρα παγιδευμένων σε πυρήνες παγετώνων πάγου.”
Ισότοπα άνθρακα που έχουν παγιδευτεί σε δακτυλίους δέντρων και πυρήνες πάγου έχουν χρησιμοποιηθεί για να διαμορφώσουν τις αρχαίες παρατηρήσεις ηλιακών κηλίδων και να διευρύνουν την κατανόησή μας για την ηλιακή δραστηριότητα πριν πραγματοποιηθούν παρατηρήσεις ηλιακών κηλίδων, είπε ο Misch.
Τέτοια δεδομένα έχουν χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσουν τους αστρονόμους να κατανοήσουν το Maunder Minimum, μια περίοδο αδύναμων και εξαιρετικά μη φυσιολογικών ηλιακών κύκλων μεταξύ 1645 και 1715. Κατά τη διάρκεια του λεγόμενου μεγάλου ηλιακού ελάχιστου, οι ηλιακές κηλίδες σχεδόν εξαφανίστηκαν και οι λίγες κηλίδες που παρατηρήθηκαν εμφανίστηκαν μόνο στο νότιο ημισφαίριο. Οι αστρονόμοι εξακολουθούν να συζητούν τον βασικό μηχανισμό ενός μεγάλου ηλιακού ελάχιστου σήμερα, ειδικά καθώς προσπαθούν να καταλάβουν πότε και αν μπορεί να συμβεί στους επόμενους αιώνες.
Αλλά οι αστρονόμοι συμφωνούν ότι το πρότυπο της ηλιακής δραστηριότητας σταδιακά μετατοπίστηκε από τους κανονικούς κύκλους σε μεγάλα ελάχιστα.
ΕΝΑ Ανάλυση προηγούμενων δακτυλίων δέντρων Πρότεινε ότι ένας σύντομος ηλιακός κύκλος, ο ηλιακός κύκλος μείον 14, ήταν μόνο πέντε ετών και οδήγησε σε έναν εξαιρετικά μεγάλο ηλιακό κύκλο 16 ετών, γνωστό ως ηλιακός κύκλος μείον 13.
“Αν αυτό είναι αλήθεια, θα ήταν πραγματικά ενδιαφέρον”, είπε ο Hayakawa, ωστόσο, μια άλλη ανακατασκευή που βασίζεται σε δακτυλίους δέντρων έδειξε μια ακολουθία ηλιακών κύκλων με κανονικές χρονικές περιόδους (11 χρόνια). Είναι σημαντικό να επαληθεύσουμε αυτές τις ανακατασκευές χρησιμοποιώντας ανεξάρτητα – κατά προτίμηση παρατηρητικά – αρχεία.”
Έτσι, στράφηκε στα σχέδια του Κέπλερ.
Ο Hayakawa και οι συνεργάτες του μετέφρασαν την αρχική αναφορά του Kepler, γραμμένη στα λατινικά, για να κατανοήσουν τον ακριβή προσανατολισμό των σχεδίων του με τις ηλιακές κηλίδες, καθώς και για να περιορίσουν τον χρόνο και τις τοποθεσίες στις οποίες ο Kepler έκανε παρατηρήσεις.
Ο Hayakawa επισκέφθηκε στη συνέχεια τοποθεσίες στην Πράγα, συμπεριλαμβανομένου του γαλλικού στέμματος του Κέπλερ και του εργαστηρίου του μηχανικού της αυλής Justus Borghe, για να κατανοήσει καλύτερα το έδαφος από το οποίο ο Κέπλερ είδε τις ηλιακές κηλίδες.
Τα σύγχρονα εργαλεία δεδομένων επέτρεψαν στον Hayakawa και τους συνεργάτες του να υπολογίσουν την κλίση της ηλιακής κηλίδας και να προσδιορίσουν τη θέση της στον Ήλιο. Εφάρμοσαν και αυτοί Ο νόμος του Σπόρερπαρατηρήθηκε για πρώτη φορά από έναν Άγγλο ερασιτέχνη αστρονόμο Ρίτσαρντ Κρίστοφερ Κάρινγκτον Αλλά αναπτύχθηκε περαιτέρω από τον Γερμανό αστρονόμο Gustav Spurrier, ο οποίος περιέγραψε τη μετανάστευση των ηλιακών κηλίδων από υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη σε χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη κατά τη διάρκεια του ηλιακού κύκλου.
Η ερευνητική ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ομάδα των ηλιακών κηλίδων που παρατήρησε ο Κέπλερ ανήκει στο τέλος του ηλιακού κύκλου μείον 14 και όχι στην αρχή του ηλιακού κύκλου μείον 13.
Τα αποτελέσματα υποστηρίζουν την ιδέα ότι ο κύκλος μείον 13 του ήλιου διήρκεσε μια κανονική περίοδο 11 ετών, όχι 16 ετών. Οι ερευνητές ήταν επίσης σε θέση να υπολογίσουν ότι ο κύκλος μείον 13 του ήλιου πιθανότατα ξεκίνησε μεταξύ 1607 και 1610.
«Αυτό δείχνει μια τυπική μετάβαση από τον προηγούμενο ηλιακό κύκλο στον επόμενο, σύμφωνα με το νόμο του Spohrer», δήλωσε ο Thomas Tijou, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης και παρατηρητής στο Κέντρο Ανάλυσης Δεδομένων Ηλιακής Επιρροής στο Βασιλικό Παρατηρητήριο του Βελγίου. δήλωση.
Δεδομένου ότι ο μεγαλύτερος ηλιακός κύκλος που έχει καταγραφεί ποτέ τους τελευταίους τρεις αιώνες διήρκεσε 14 χρόνια, ήρθε η ώρα να βρούμε μια άλλη επιστημονική εισαγωγή στο Maunder Minimum, είπε ο Hayakawa.
Η Sabrina Pichet, συν-συγγραφέας της μελέτης και ερευνήτρια στο Βασιλικό Αστεροσκοπείο του Βελγίου, είπε ότι υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε από ιστορικές προσωπικότητες όπως ο Kepler.
«Όπως μου είπε ένας από τους συναδέλφους μου, είναι ενδιαφέρον να δούμε ότι τα αρχεία κληρονομιάς των ιστορικών προσώπων μεταφέρουν πολύ σημαντικές επιστημονικές επιπτώσεις στους σύγχρονους μελετητές ακόμη και αιώνες αργότερα», είπε ο Bechet. «Στην περίπτωση του Κέπλερ, στεκόμαστε στους ώμους ενός επιστημονικού γίγαντα».
Τα σχέδια του Kepler βοηθούν στην ενημέρωση των συνεχιζόμενων συζητήσεων σχετικά με τους ηλιακούς κύκλους που οδήγησαν στο ελάχιστο του Maunder, το οποίο μπορεί επίσης να βοηθήσει τους αστρονόμους να διαμορφώσουν τις συνθήκες πριν από το συμβάν, είπε ο Hayakawa.
«Με την τοποθέτηση των αποτελεσμάτων Kepler σε ευρύτερες ανακατασκευές της ηλιακής δραστηριότητας, οι επιστήμονες αποκτούν κρίσιμο πλαίσιο για την ερμηνεία των αλλαγών στη συμπεριφορά του Ήλιου σε αυτήν την κομβική περίοδο που αντιπροσωπεύει μια μετάβαση από τους κανονικούς ηλιακούς κύκλους σε ένα μεγάλο ηλιακό ελάχιστο», είπε.
Ο Misch αποκάλεσε τη νέα μελέτη «ένα εντυπωσιακό έργο» και ένα παράδειγμα ερευνητικής εργασίας που εξάγει νέες ιδέες από ιστορικά αρχεία.
«Η μακρά ιστορία των παρατηρήσεων των ηλιακών κηλίδων παρέχει έναν σύνδεσμο ανά τους αιώνες με γενιές αστρονόμων που έβλεπαν τον Ήλιο με σεβασμό και περιέργεια που εξελίχθηκε από τη δεισιδαιμονία στον επιστημονικό έλεγχο και στην κατανόηση Οι προσπάθειές τους είναι πιο σημαντικές τώρα από ποτέ.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”