Keplers banbrytande solfläcksskisser från 1607 löser i vår tid solmysterier

 

Med hjälp av modern teknik har forskare på nytt undersökt Johannes Keplers halvt bortglömda solfläcksteckningar och då avslöjat tidigare dold information om solcyklerna före det stora solminimumet. Genom att återskapa förhållandena då Kepler nedtecknande sina observationer och tillämpat Spörers lag (Driften av den genomsnittliga latituden för solfläckar mot solens ekvator under den 11-åriga solfläckscykeln) i ljuset av modern statistik har en internationell samarbetsgrupp under ledning  från Nagoya University i Japan mätt positionen för Keplers solfläcksgrupp och placerat den i slutet av solcykeln före den cykel som Thomas Harriot, Galileo Galilei och andra tidiga teleskopobservatörer nedtecknade.

I maj 1607 registrerade Kepler vad han felaktigt tolkade som en passage av Merkurius över solen vilket senare visade sig vara en solfläcksgrupp. Solfläckar är områden på solens yta som som är mörkare på grund av intensiv magnetisk aktivitet. Deras förekomst, frekvens och latitudfördelningar uppträder i cykler som påverkar solstrålning och rymdväder.

Hisashi Hayakawa, huvudförfattare till studien menar att forskarna har underskattat betydelsen av Keplers fynd.

– Eftersom den här registreringen inte var en observation gjord med teleskop har den bara diskuterats i vetenskapshistoriska sammanhang och har inte använts för kvantitativa analyser av solcyklerna på 1600-talet, beskriver han. Observationen är den äldsta  av solfläckar som någonsin gjorts med en instrumentell observation och projektion.

Hayakawa beskriver vidare: "Vi insåg att den här solfläcksritningen borde kunna berätta för oss var solfläcken befann sig och indikera solcykelfasen 1607 när vi lyckades begränsa observationspunkten och tiden och rekonstruera lutningen på de heliografiska koordinaterna – det vill säga positionerna för egenskaper på solens yta vid den tidpunkten.

"Observationerna är viktiga eftersom 1600-talet var en avgörande period i solcykeln, inte bara som den tid då solfläcksobservationer precis hade börjat utan också som den tid då solaktiviteten övergick från normala solcykler till Maunderminimum (det långvariga solfläcksminimumet", var en period under 1645 till 1715 då solfläckar var mycket sällsynta) ett unikt stort solminimum i observationshistorien. 

Det är inte helt klarlagt hur mönstret för solaktiviteten skiftade från regelbundna cykler till ett minimum annat än att övergången skedde gradvis.

Keplers solfläcksdata är en viktig observationsreferens. Genom att analysera Keplers register och jämföra dessa med samtida data och modern statistik gjorde forskarna flera viktiga upptäckter:

Efter att ha "deprojectat" Keplers solfläcksritningar och kompenserat för solens positionsvinkel, placerade de Keplers solfläcksgrupp på en låg heliografisk latitud.

 För det andra, genom att tillämpa Spörers lag och den kunskap som erhållits från modern solfläcksstatistik, identifierade de solfläcksgruppen som troligen belägen i slutet av solcykeln snarare än i början av solcykeln .

För det tredje står deras resultat i kontrast till senare teleskopobservationer, som visar solfläckar på högre breddgrader på solen. "Detta visar en typisk övergång från den föregående solcykeln till nästa cykel, i enlighet med Spörers lag", beskriver Thomas Teague, observatör för WDC SILSO https://www.sidc.be/SILSO/homeoch medlem av teamet, och hänvisar till den tyske astronomen Gustav Spörer som beskrev en migration av solfläckar från högre till lägre breddgrader under en solcykel. 

För det fjärde gör detta fynd det möjligt för författarna att approximera övergången mellan den föregående solcykeln  och nästa solcykel  mellan 1607 och 1610, genom att begränsa de möjliga datumen när den inträffade. På grundval av detta föreslog Keplers data en regelbunden varaktighet för solcykeln vilket utmanar alternativa rekonstruktioner som föreslår en extremt lång cykel under denna period.

Bild wikipedia. Porträtt från 1610 föreställande Johannes Kepler.