Вековима стари цртежи астронома Јоханеса Кеплера решавају мистерију Сунчевог система

Претплатите се на ЦНН-ов билтен Теорије чуда. Истражите универзум уз вести о фасцинантним открићима, научним достигнућима и још много тога.

ЦНН
—

Немачки астроном Јоханес Кеплер нацртао је дијаграме сунчевих пега 1607. године из својих посматрања површине Сунца — а вековима касније, ови пионирски цртежи помажу научницима да реше мистерију Сунца.

Иако се све у Сунчевом систему окреће око Сунца, научници још нису успели да открију многе тајне ове звезде.

Међутим, проучавање промене Сунца током времена, укључујући соларни циклус, може дати одговор на нека дуготрајна питања о ватреној кугли и како се она мења.

Нека од ових питања се врте око соларне активности у седамнаестом веку, што је било кључно време за проучавање Сунца.

Астрономи Сунчеве пеге посматране помоћу телескопа Године 1610. Сунце је било сведок свог првог посматрања. Истовремено, Сунце је пролазило кроз необичан прелаз у продужени период слабе активности. Кеплерови дуго игнорисани цртежи, занемарени јер су били цртежи, а не телескопска посматрања, били су у стању да пруже значајне историјске увиде.

Нова студија која рекреира услове под којима је Кеплер правио своје цртеже појавила се 25. јула Астропхисицал Јоурнал Леттерс.

„Кеплер је допринео многим историјским прекретницама у астрономији и физици у 17. веку, остављајући своје наслеђе чак иу свемирском добу“, рекао је Хисаши Хајакава, водећи аутор студије и доцент на Институту за истраживање свемира и земаљског окружења Универзитета Нагоја. изјаву.

„Додамо да су Кеплерови записи о сунчевим пегама за неколико година претходили тренутним телескопским записима о сунчевим пегама који датирају из 1610. Његови цртежи сунчевих пега су сведочанство његовог научног умећа и његове истрајности у суочавању са технолошким ограничењима.“

Сунце пролази кроз 11-годишњи циклус повећања и смањења активности, познат као соларни циклус. Научници тренутно верују да Сунце достиже или се приближава врхунцу своје соларне активности, што је годишњи врхунац његове активности у тренутном соларном циклусу, који се назива соларни циклус 25.

Максимална соларна активност се обично повезује са повећањем броја сунчевих пега видљивих на површини Сунца. Ове тамне области, од којих неке могу бити величине Земље или веће, створене су снажним и стално променљивим магнетним пољима Сунца.

Научници данас прате соларну активност користећи податке из земаљских и свемирских опсерваторија, магнетне мапе површине Сунца и ултраљубичаста посматрања спољашње атмосфере Сунца.

Али чак и покушај посматрања сунца био је тежак задатак пре неколико векова.

Марк Миш, научни истраживач у Центру за предвиђање времена у свемиру Националне управе за океане и атмосферу у Боулдеру у Колораду, рекао је да су сунчеве пеге примећене голим оком кроз маглу или дим изазван шумским пожарима или близу изласка или заласка сунца када је атмосфера помогла да се пригуши светлост. Сунце. Миш није био укључен у ново истраживање.

Кеплер је користио уређај назван камера обскура, који је користио малу рупу у зиду уређаја да пројектује слику Сунца на лист папира и нацрта карактеристике које је приметио. Кеплер је погрешно веровао да је направио слику планете Меркур која се креће у орбити око Сунца у мају 1607, али је повукао свој извештај 11 година касније и утврдио да је посматрао групу сунчевих пега.

„Пошто овај запис није био телескопско посматрање, о њему се расправљало само у контексту историје науке и није коришћено за квантитативне анализе соларних циклуса у 17. веку“, рекао је Хајакава.

„Али ово је најстарији цртеж сунчеве пеге икада направљен помоћу инструмента за посматрање и пројекцију. Схватили смо да би овај цртеж сунчеве пеге требало да нам каже локацију сунчеве пеге и укаже на фазу сунчевог циклуса у 1607. години. све док смо били у могућности да сузимо тачку посматрања и време и реконструишемо инклинацију „Сунчеве координате за снимање – то јест, локације карактеристика на површини Сунца – у том тренутку“.

Најнижи соларни ниво

Сунчеве пеге нису једини начин на који научници могу да разумеју промене на Сунцу. Миш каже да промене унутар Сунчевог магнетног поља регулишу кретање високоенергетских честица, званих космички зраци, кроз свемир.

Када космички зраци ударе у Земљину атмосферу, могу променити њен хемијски састав, укључујући и баланс угљеника.

„Временом се овај угљеник уграђује у биљке, животиње, па чак и у наша тела“, каже Миш. „Прстенови дрвећа пружају јединствену прилику да се прати промена угљеника из године у годину. Неки прстенови на древном дрвећу могу се пратити хиљадама година уназад. Исто тако, изотопи угљеника и други елементи могу се пратити кроз ваздушне мехуриће заробљене у језгри леда глацијала.“

Изотопи угљеника заробљени у прстеновима дрвећа и леденим језграма коришћени су за контекстуализацију древних посматрања сунчевих пега и проширење нашег разумевања соларне активности пре него што су се десила посматрања сунчевих пега, рекао је Миш.

Такви подаци су коришћени да помогну астрономима да разумеју Маундеров минимум, период слабих и веома абнормалних соларних циклуса између 1645. и 1715. године. Током такозваног великог соларног минимума, сунчеве пеге су скоро нестале, а оно мало пега које су уочене појавило се само на јужној хемисфери. Астрономи и данас расправљају о основном механизму великог соларног минимума, посебно док покушавају да открију када и да ли би се то могло догодити у наредним вековима.

Али астрономи се слажу да се образац соларне активности постепено померао са редовних циклуса на велике минимуме.

А Анализа прошлих прстенова дрвећа Он је предложио да је кратки соларни циклус, соларни циклус минус 14, био дуг само пет година и да је довео до изузетно дугог соларног циклуса од 16 година, познатог као соларни циклус минус 13.

„Ако је то тачно, било би заиста интересантно“, рекао је Хаиакава, међутим, друга реконструкција заснована на прстеновима дрвећа указује на низ соларних циклуса са нормалним временским периодима (11 година). важно је верификовати ове реконструкције коришћењем независних – по могућности посматрачких – записа.“

Дакле, окренуо се Кеплеровим цртежима.

Хаиакава и његове колеге су превели Кеплеров оригинални извештај, написан на латинском, како би разумели прецизну оријентацију његових цртежа сунчевих пега, као и да би сузили време и локације над којима је Кеплер вршио запажања.

Хаиакава је затим посетио локације у Прагу, укључујући Кеплерову француску крунску кућу и радионицу дворског механичара Јустуса Боргеа, како би боље разумео терен са којег је Кеплер видео сунчеве пеге.

Савремени алати за податке омогућили су Хаиакави и његовим колегама да израчунају нагиб сунчеве пеге и одреде њену локацију на Сунцу. И они су се пријавили Шпореров законпрви је приметио енглески астроном аматер Ричард Кристофер Карингтон Али даље га је развио немачки астроном Густав Спурриер, који је описао миграцију сунчевих пега са виших географских ширина на ниже географске ширине током соларног циклуса.

Истраживачки тим је закључио да група сунчевих пега које је посматрао Кеплер припада крају Сунчевог циклуса минус 14, а не почетку Сунчевог циклуса минус 13.

Резултати подржавају идеју да је циклус Сунца минус 13 трајао регуларан период од 11 година, а не 16 година. Истраживачи су такође могли да процене да је Сунчев циклус од минус 13 вероватно почео између 1607. и 1610. године.

„Ово показује типичан прелаз из претходног соларног циклуса у следећи, према Спохреровом закону“, рекао је Тхомас Тијоу, један од аутора студије и посматрач у Центру за анализу података о соларном утицају у Краљевској опсерваторији Белгије. изјава.

Пошто је најдужи соларни циклус икада забележен у последња три века трајао 14 година, време је да се пронађе још један научни увод у Маундеров минимум, рекао је Хајакава.

Сабрина Бецхет, коаутор студије и истраживач у Краљевској опсерваторији Белгије, рекла је да још много тога треба научити од историјских личности попут Кеплера.

„Као што ми је рекао један од мојих колега, занимљиво је видети да записи о наслеђу историјских личности преносе веома важне научне импликације на савремене научнике чак и вековима касније“, рекао је Бече. „У случају Кеплера, ми стојимо на раменима научног гиганта.

Кеплерови цртежи помажу у информисању текућих дискусија о соларним циклусима који су довели до Маундеровог минимума, што такође може помоћи астрономима да моделирају услове пре догађаја, рекао је Хаиакава.

„Постављањем Кеплерових резултата у шире реконструкције соларне активности, научници добијају кључни контекст за тумачење промена у понашању Сунца у овом кључном периоду који представља прелазак са редовних соларних циклуса на велики соларни минимум“, рекао је он.

Миш је нову студију назвао „импресивним делом“ и примером истраживачког рада који извлачи нове увиде из историјских записа.

„Дуга историја посматрања сунчевих пега кроз векове пружа везу са генерацијама астронома који су посматрали Сунце са поштовањем и радозналошћу која је еволуирала од сујеверја до научног испитивања до разумевања Њихови напори су сада важнији него икада раније.”