(Верхняя панель) Ежедневное количество групп солнечных пятен, зарегистрированное всеми современными наблюдателями, включенными в базу данных групп солнечных пятен Vaquero et al., 2016 (V16) за период 1716–1726 гг. (Нижняя панель) Тот же график, но с применением количества групп солнечных пятен из этой статьи к записям солнечных пятен предыдущих наблюдателей. Источник: Астрофизический журнал (2024 г.). DOI: 10.3847/1538-4357/ad3fb9
Насколько точны предыдущие записи солнечных пятен? В новом исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal, многонациональная группа исследователей изучила исторические данные и обнаружила, что после необычного периода почти полного отсутствия числа солнечных пятен, периода, называемого минимумом Маундера, произошел переход к более нормальному количеству солнечных пятен. оказался не таким резким, как ожидалось.
Это открытие имеет значение для нашего понимания солнечной динамо-машины, физических процессов на Солнце, которые генерируют его магнитное поле, и влияния Солнца на Землю.
Солнечные пятна, темные пятна на яркой поверхности Солнца, являются для ученых полезным индикатором внутренних процессов и активности Солнца. Астрономы начали свою деятельность еще в 165 г. до н.э. до н. э. с записью числа солнечных пятен, хотя и с пробелами в Средние века и XV в. Систематический подсчет солнечных пятен с помощью телескопов начался в 16 веке, а Центр анализа данных о солнечном влиянии Королевской обсерватории Бельгии ведет учет среднемесячного ежедневного количества солнечных пятен с 1749 года.
Солнечные пятна полезны для прогнозирования космической погоды, условий в ионосфере и солнечном динамо (физических процессах на Солнце, которые генерируют его магнитное поле), а также в качестве индикатора солнечной энергии, которая, в свою очередь, определяет, сколько солнечной энергии попадает на поверхность Солнца. Атмосфера Земли, которая, в свою очередь, может влиять на температуру поверхности Земли и глобальное потепление.
Одним из самых интересных периодов в истории солнечных пятен был так называемый минимум Маундера, период с 1645 по 1715 год, когда наблюдалась редкая нехватка солнечных пятен; в отдельные периоды их численность составляла всего 0,1% от наблюдаемой сегодня численности.
Ранее считалось, что минимум Маундера связан с Малым ледниковым периодом — холодным периодом в некоторых частях Северного полушария, который длился с начала 14 века до середины 19 века. Однако в последние годы ученые обнаружили, что причиной Малого ледникового периода была, прежде всего, вулканическая активность в 13 веке.
Затем активность солнечных пятен вернулась в норму. В эпоху телескопов ничего похожего на минимум Маундера не наблюдалось, даже минимум Дальтона примерно с 1790 по 1830 год.
«Мы обнаружили, что восстановление солнечной активности после минимума Маундера могло быть более медленным и менее интенсивным, чем считалось ранее», — сказал Виктор Карраско, ведущий автор и научный сотрудник Университета Эстремадура в Бадахосе, Испания. «До нашего исследования переход от конца минимума Маундера к периоду «нормальной» солнечной активности считался резким. Это открытие имеет важные последствия для моделей солнечного динамо».
Группа изучила записи данных наблюдателей солнечных пятен той эпохи, в том числе немецких астрономов Иоганна Л. Роста и Себастьяна Алишера, за 11-летний период с 1716 по 1726 год. Многие из этих старых записей хранились в базах данных последующими наблюдателями, многие из которых которые сейчас находятся в сети.
При более внимательном рассмотрении этих и других записей, включая рисунки поверхности Солнца Иоганна Кристофа Мюллера, они сразу же заподозрили, что значения, записанные Ростом, были фальсифицированы. В частности, они считали, что Рост, написавший большую часть записей, возможно, перепутал подсчет отдельных солнечных пятен с подсчетом групп солнечных пятен.
Группы солнечных пятен представляют собой отдельные единицы, которые могут включать в себя несколько солнечных пятен, расположенных близко друг к другу. Их легче обнаружить, поэтому меньше пропущено. Согласно записям Раста, большинство солнечных пятен произошло в южном полушарии Солнца.
В своих заметках Рост сделал как текстовые записи, в которых нумеровал и перечислял наблюдавшиеся им солнечные пятна, так и диаграммы, показывающие их положение на солнечном диске. Команда провела новый подсчет групп солнечных пятен и определила группы солнечных пятен, в которых Рост описал скопление солнечных пятен — непростая задача, поскольку Рост не всегда четко определял расстояния до отдельных скоплений солнечных пятен.
Они обнаружили существенные различия. Например, было обнаружено, что в первом солнечном цикле после минимума Маундера максимальное количество групп солнечных пятен составило 12 по сравнению с предыдущими исследованиями. Форма этого цикла стала более четкой: фаза роста достигла максимального числа групп в 1719–1720 годах, затем фаза снижения примерно до 1724 года, за которой последовала фаза роста нового солнечного цикла.
Они даже смогли насчитать больше дней наблюдений, чем Рост и Алишер, поскольку информация, предоставленная ими, использовалась для определения наличия солнечных пятен, даже если точное количество групп не было определено. И они обнаружили, что симметрия полушарий была восстановлена.
Почему такие детали важны? «Модели солнечного динамо учитывают «прерывистость» солнечной активности, то есть периоды сильно подавленной активности, которые перемежаются интервалами «нормальной» циклической активности», — объяснил Карраско. «Минимум Маундера часто называют примером таких периодов затишья. Наши результаты меняют представления о том, как ведет себя солнечная активность во время этих переходов, и улучшают наше понимание ее долгосрочного поведения».
Группа надеется, что эта работа улучшит исследования специалистов по моделированию Солнца и что у других будет такая же мотивация обнаружить записи солнечных пятен, которые еще не были включены в базы данных, особенно в 18 веке, когда в некоторые периоды охват наблюдениями был довольно низким.
