С 1610 года ученые следят за количеством и расположением пятен на Солнце с помощью телескопов. Именно благодаря этим наблюдениям мы знаем историю циклов активности светила. В этой активности были аномальные периоды. Объяснить одну из «несостыковок» в солнечных циклах удалось с помощью рисунков Иоганна Кеплера.
В 1609 году в книге Phaenomenon singulare seu Mercurius in Sole немецкий астроном Иоганн Кеплер описал точку на Солнце, которую он принял за Меркурий. Потом сам ученый отозвал публикацию, признав свой вывод ошибочным. На самом деле это была группа солнечных пятен. И главное — Кеплер наблюдал ее в 1607 году, еще до начала использования телескопов.
Международная группа исследователей под руководством ученых из Нагойского университета (Япония) изучила зарисовки Иоганна Кеплера с точки зрения их научной ценности. Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
«Так как эти наблюдения проводились не через телескоп, их всегда рассматривали лишь в контексте истории науки и не использовали для количественного анализа солнечных циклов в XVII веке. А ведь это самая старая зарисовка солнечных пятен, сделанная с помощью инструментов и проекции», — объяснил Хисаси Хаякава, главный автор новой работы.
По словам ученого, они с коллегами поняли, что, если им удастся вычислить время и место проведения наблюдений Кеплером и определить наклон Солнца на рисунке, можно вычислить точное местоположение солнечных пятен и фазу солнечного цикла в 1607 году.
На вторую половину XVII века пришлась наиболее холодная фаза глобального похолодания (малого ледникового периода). В те же десятилетия на Солнце почти не появлялись пятна. Этот период называют минимумом Маундера. Ученые предполагают, что переход от привычных солнечных циклов к такому затишью был постепенным. Именно поэтому солнечная активность в начале XVII века так интересует астрономов. Зарисовки Кеплера позволили расширить эту базу наблюдений на несколько лет.
Кеплер провел свои исторические наблюдения 28 мая 1607 года с помощью камеры-обскура. Он сделал две зарисовки солнечных пятен, обведя их по проекции: в 15:29 в своем доме и в 17:37 в мастерской Йоста Бюрги. В публикации астронома есть и третье изображение — схематичная иллюстрация создания проекций с помощью камеры-обскура. Ученый также попросил Маттиаса Сейффарда, ученика датского астронома Тихо Браге, подтвердить наличие и расположение пятен, взглянув на светило невооруженным глазом.
По рисункам Кеплера, сопровождающему их описанию всего эксперимента и подтверждению Маттиаса авторы новой научной работы смогли определить реальные координаты солнечных пятен. Хотя рисунки не совпадают друг с другом, на обоих крупное пятно расположено в низких широтах.
Известно, что к концу солнечного цикла солнечные пятна «мигрируют» к экватору, то есть как раз в низкие широты. Тогда же их становится видно невооруженным глазом. Поэтому, скорее всего, в 1607 году Кеплер зарисовал конец солнечного цикла.
Значит, цикл, запечатленный Кеплером, не был аномально коротким. Как следствие, и следующий солнечный цикл, хорошо задокументированный наблюдениями Томаса Хэрриота, Галилео Галилея и других астрономов уже с помощью телескопов, был абсолютно обычным по длительности.
Ранее звучали предположения, что минимуму Маундера предшествовал период аномальных по длительности солнечных циклов: сперва в пять лет, следом — в 14 лет. Новое исследование показало, что с этой точки зрения солнечная активность в начале XVII века была абсолютно нормальной.
Впрочем, есть и другие способы вычислить пики солнечной активности. Среди них — анализ содержания углерода-14 в годичных кольцах деревьев. Одно из таких исследований помогло выявить нормальные солнечные циклы, а другое — аномальные: в пять и 14 лет.
Каким выводам верить? Хисаси Хаякава призвал независимо проверить результаты этих работ, чтобы, наконец, поставить точку в вопросе длительности солнечных циклов в начале XVII века.