Rysunki wielkiego astronoma sprzed setek lat rozwikłują zagadkę Słońca

Johannes Kepler urodził się w 1571 roku i był niemieckim astronomem i matematykiem. To właśnie on opracował prawo ruchu planet, które później wykorzystano do potwierdzenia słuszności teorii grawitacji Newtona. Należy dodać, ze Kepler dokonał jednego z najwcześniejszych zapisów aktywności słonecznej przed wynalezieniem teleskopu.

Kepler w swoich wyjątkowych obserwacjach wykorzystywał camera obscura, które jest prostym przyrządem optycznym. Jest to pudełko (od wewnątrz pomalowanym na czarno), gdzie na jednej ściance znajduje się otwór o średnicy 0,3-1 mm spełniający role obiektywu. Na przeciwległej ściance znajduje matowa szyba, lub kalka techniczna, na którą pada odwrócony i pomniejszony (lub powiększony) obraz.

Kepler, szkicując w ten sposób Słońce, zaobserwował cienie na powierzchni naszej gwiazdy, które później okazały się plamami słonecznymi. Wówczas sądził, że zaobserwował tranzyt Merkurego. Zespół naukowy pod kierunkiem Hisashiego Hayakawy z Uniwersytetu w Nagoi wykorzystał nowe technologie do przeanalizowania starych rysunków Keplera. Badania te ujawniły nowe informacje dotyczące aktywności słonecznej na początku XVII wieku.

Hisashi Hayakawa stwierdził, że: - Zapis [rysunki Keplera - red.] nie był obserwacją teleskopową, był przez to dyskutowany tylko w kontekście historii nauki i nie był używany do analiz ilościowych cykli słonecznych w XVII wieku. Jest to jednak najstarszy szkic plamy słonecznej, jaki kiedykolwiek wykonano za pomocą instrumentalnej obserwacji i projekcji.

Dodał: - Zdaliśmy sobie sprawę, że ten rysunek plamy słonecznej powinien być w stanie wskazać nam fazę cyklu słonecznego w 1607 roku, o ile uda nam się zawęzić punkt obserwacyjny i czas oraz zrekonstruować nachylenie współrzędnych heliograficznych - czyli pozycji struktur na powierzchni Słońca - w tym momencie.

Specjaliści w analizach wykorzystali prawo Spörera, które przewiduje zmiany położenia plam słonecznych na Słońcu w czasie trwania cyklu słonecznego. Plamy zawsze tworzą się na szerokości heliograficznej wynoszącej od 30 stopni do 45 stopni po obu stronach równika. Następnie wraz z czasem szerokość ich lokalizacji zmniejsza się do osiągnięcia około 15 stopni szerokości heliograficznej - wówczas ma miejsce maksimum słoneczne i wystąpienie największej liczby plam. Po tym plany zaczynają "dryfować" ku niższym szerokością, aż dotrą do około 7 stopni szerokości heliograficznej, wówczas plamy ulegają wygaszeniu. Cykl powtarza się co 11 lat.

Na rysunkach Keplera naukowcy zauważyli, że plamy słoneczne znajdują się na niższych szerokościach, dzięki czemu można umieścić je na końcu cyklu słonecznego. Zauważono, że obserwacje dokonane przez dawnego astronoma nastąpiły tuż przed niewyjaśnionym okresem znacznie mniejszej aktywności plam słonecznych, czyli Minimum Maundera (1645-1715 r.).

Naukowcy nie wiedzą, dlaczego regularny cykl słoneczny nagle stał się "słonecznym dziwolągiem". Hayakawa stwierdza, że: - Dziedzictwo Keplera wykracza poza jego zdolności obserwacyjne; Dostarcza ono informacji na temat przejścia od regularnych cykli słonecznych do Minimum Maundera, okresu ekstremalnie zmniejszonej aktywności słonecznej i anomalnej asymetrii półkul między 1645 a 1715 rokiem. Umieszczając odkrycia Keplera w szerszych rekonstrukcjach aktywności słonecznej, naukowcy uzyskują kluczowy kontekst do interpretacji zmian w zachowaniu Słońca w tym kluczowym okresie, oznaczającym przejście od regularnych cykli słonecznych do wielkiego minimum słonecznego.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym The Astrophysical Journal Letters.