Poprawione dane o plamach słonecznych pokazują, że minimum Maundera nie zakończyło się gwałtownie

20 sierpnia 2024 r. zdjęcie

Wiesułe to artykał został przerecenzowany według procesu redakcyjnego i zasad Science X. Redktorzy uwzględnili następujące atuty, dbając jednocześnie o wiarygodność zawartości:

• zweryfikowane faktycznie
• wydanie zrewidowane przez rówieśników
• zaufane źródło
• skorygowane

przez Davida Appella, Phys.org

Jak dokładne są przeszłe zapiski o plamach słonecznych? W nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie The Astrophysical Journal, zespół międzynardowy badaczy przeanalizował historyczne zapisy i stwierdził, że po niezwykłym okresie prawie braku plam słonecznych, określanym jako minimum Maundera, przejście do bardziej normalnej liczby plam słonecznych nie było tak gwałtowne, jak się wcześniej sądziło.

To odkrycie ma znaczenie dla zrozumienia dynamiki słonecznej, procesów fizycznych zachodzących w słońcu, które powodują powstawanie jego pola magnetycznego, oraz wpływu słońca na Ziemię.

Plamy słoneczne, ciemne plamy na jasnej powierzchni słońca, są użyteczne dla naukowców jako proxy dla procesów wewnętrznych słońca oraz jego wyjścia. Astronomowie zaczęli rejestrować liczby plam słonecznych już od 165 r. p.n.e., chociaż z przerwami w średniowieczu i w XV wieku. Systematyczne zliczanie plam słonecznych przy użyciu teleskopów rozpoczęło się w XVI wieku, a Solar Influences Data Analysis Center w Królewskiej Obserwatorium Belgii prowadzi zapis miesięcznej średniej ilości plam słonecznych od 1749 r.

Plamy słoneczne są przydatne do prognozowania pogody w przestrzeni kosmicznej, warunków w jonosferze, dynamiki słonecznej (procesów fizycznych w słońcu, generujących jego pole magnetyczne) oraz jako proxy dla wyjścia słonecznego, które z kolei określa, ile energii słonecznej trafia do górnej warstwy atmosfery Ziemi, co może wpłynąć na temperatury powierzchniowe na Ziemi i globalne ocieplenie.

Jednym z najbardziej interesujących okresów w historii plam słonecznych był wielki minimum słoneczne, zwanego minimum Maundera, okresem od 1645 r. n.e. do 1715 r., podczas którego zanotowano rzadkie ubytki plam słonecznych, czasem nawet na poziomie 0,1% dzisiejszych czasów.

Kiedyś sądzono, że minimum Maundera było związane z Małym Epizodem Lodowcowym (MEL), chłodnym okresem na niektórych obszarach półkuli północnej, który trwał od początków XIV wieku do połowy XIX wieku, ale w ostatnich latach naukowcy stwierdzili, że przyczyną MEL była głównie działalność wulkaniczna w XIII wieku.

Aktywność plam słonecznych powróciła "do normy" później. Niczego takiego jak minimum Maundera nie zaobserwowano w erze teleskopów, nawet w minimalnym okresie Daltona od około 1790 do 1830 r.

'Stwierdziliśmy, że powrót aktywności słonecznej po minimum Maundera mógł być bardziej stopniowy i mniej intensywny niż myślano wcześniej,' powiedział Victor Carrasco, główny autor i asystent badawczy na Uniwersytecie Extremadury w Badajoz, Hiszpania. 'Przed naszym badaniem sądzono, że przejście z końca minimum Maundera do okresu 'normalnej' aktywności słonecznej było gwałtowne. To odkrycie ma istotne implikacje dla modeli dynamiki słonecznej.'

Grupa ponownie zbadała rekordy obserwatorów plam słonecznych sprzed tamtego czasu, w tym niemieckich astronomów Johanna L. Rosta i Sebastiana Alishera, w okresie 11-letnim od 1716 do 1726 roku. Wiele z tych starych zapisów przetrwało w bazach danych następnych obserwatorów, z których wiele jest teraz dostępne online.

Powiązano te rekordy i inne, w tym rysunki powierzchni słońca autorstwa Johanna Christopha Müllera, zauważając, że wartości zapisane przez Rosta wydają się być zagmatwane. W szczególności uważali, że Rost, który spisał najwięcej rekordów, prawdopodobnie pomylił zliczenia pojedynczych plam słonecznych z zliczeniem grup plam słonecznych.

Grupy plam słonecznych są jednostkami, które mogą obejmować kilka plam słonecznych blisko siebie. Są łatwiejsze do zauważenia, więc mniej ich by uciekło uwadze. Rekord Rosta pokazywał również, że większość plam słonecznych pojawiała się na półkuli południowej słońca.

Rost pisał zarówno tekstowe wpisy w swoich zapisach, numery oraz listał obserwowane przez niego plamy słoneczne, jak i wykresy, które wskazywały ich pozycje na dysku słonecznym. Przeprowadzając nowe zliczanie grup plam słonecznych, zespół zdefiniował grupy plam słonecznych tam, gdzie Rost opisał grupę plam słonecznych - nie było to zadanie łatwe, ponieważ Rost nie zawsze dokładnie określał odległości między każdym z klastrowanych plam słonecznych.

Stwierdzili znaczące różnice. Na przykład pierwszy cykl słoneczny po minimum Maundera okazał się mieć maksymalną liczbę grup plam słonecznych wynoszącą 12, w porównaniu z wcześniejszymi badaniami. Kształt tego cyklu stał się bardziej widoczny, z fazą wzrostową osiągającą maksymalną liczbę grup w latach 1719-1720, następnie fazą spadkową do około 1724 roku, a następnie fazą wzrostową dla nowego cyklu słonecznego.

Udało im się nawet zliczyć większą liczbę dni obserwacji niż Rost i Alisher, ponieważ informacje udostępnione przez nich zostały wykorzystane do stwierdzenia, że plamy słoneczne istniały, nawet jeśli dokładna liczba grup była nieokreślona. Zdali także sobie sprawę, że symetria półkul została przywrócona.

Dlaczego tak ważne są takie szczegóły? "Modele dynamo słonecznego uwzględniają 'intermitencje' w aktywności słonecznej, co oznacza, że występują okresy silnie stłumionej aktywności, które losowo przeplatają się z okresami 'normalnej' cyklicznej aktywności" - wyjaśniła Carrasco. "Minimum Maundera często jest przywoływane jako przykład takich okresów quiescencji. Nasze wyniki zmieniają idee na temat zachowania aktywności słonecznej podczas tych przejść i poprawiają nasze zrozumienie jej długoterminowego zachowania."

Grupa ma nadzieję, że ta praca poprawi badania modelujące słońce, i że inni będą podobnie zmotywowani do odkrywania rekordów plam słonecznych, które jeszcze nie zostały uwzględnione w bazach danych, zwłaszcza w XVIII wieku, kiedy pokrycie obserwacyjne było dość niskie w niektórych okresach.

Więcej informacji:             V. M. S. Carrasco et al, Understanding Solar Activity after the Maunder Minimum: Sunspot Records by Rost and Alischer, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad3fb9

Informacje o czasopiśmie:                                          Tajemnicza Fizyka

© 2024 Science X Network