Исправленные данные о солнечных пятнах показывают, что минимум Маундера не закончился внезапно

(Верхняя панель) Ежедневное количество групп солнечных пятен, зарегистрированное всеми современными наблюдателями, включенными в базу данных по количеству групп солнечных пятен <a href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11207-016-0982-2">Vaquero et al, 2016</a> (V16) за период 1716–1726 гг. (Нижняя панель) Тот же график, но с применением подсчета групп солнечных пятен из этой статьи к записям о солнечных пятнах, сделанным предыдущими наблюдателями. Автор: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad3fb9

Солнечные пятна, темные пятна на яркой поверхности Солнца, полезны для ученых как косвенный показатель внутренних процессов Солнца и его выходного излучения. Астрономы начали регистрировать количество солнечных пятен еще в 165 г. до н. э., хотя и с перерывами в Средние века и в XV веке. Систематические подсчеты солнечных пятен с помощью телескопов начались в XVI веке, а Центр анализа данных о влиянии Солнца в Королевской обсерватории Бельгии ведет учет среднемесячного ежедневного количества солнечных пятен с 1749 года.

Солнечные пятна полезны для прогнозирования космической погоды, условий в ионосфере, солнечного динамо (физических процессов на Солнце, которые генерируют его магнитное поле), а также в качестве показателя солнечной энергии, которая, в свою очередь, определяет, сколько энергии солнечного света достигает верхних слоев атмосферы Земли, что может влиять на температуру поверхности Земли и глобальное потепление.

Одной из самых интересных эпох в истории солнечных пятен был грандиозный солнечный минимум, называемый минимумом Маундера, — период с 1645 г. н. э. по 1715 г., когда наблюдалось редкое отсутствие солнечных пятен, в некоторые периоды их количество составляло всего 0,1% от числа наблюдаемых в наше время.

После этого активность солнечных пятен вернулась к «норме». Ничего подобного минимуму Маундера не наблюдалось в эпоху телескопов, даже минимум Дальтона примерно с 1790 по 1830 год.

«Мы обнаружили, что восстановление солнечной активности после минимума Маундера могло быть более постепенным и менее интенсивным, чем считалось ранее», — сказал Виктор Карраско, ведущий автор и научный сотрудник Университета Эстремадуры в Бадахосе, Испания. «До нашего исследования считалось, что переход от конца минимума Маундера к периоду «нормальной» солнечной активности был резким. Это открытие имеет важные последствия для моделей солнечного динамо».

Группа пересмотрела записи данных наблюдателей солнечных пятен того времени, включая немецких астрономов Иоганна Л. Роста и Себастьяна Алишера, за 11-летний период с 1716 по 1726 год. Многие из этих старых записей были перенесены в базы данных последующими наблюдателями, многие из которых теперь доступны онлайн.

При внимательном изучении этих и других записей, включая рисунки поверхности солнца Иоганна Кристофа Мюллера, они сразу же заподозрили, что значения, записанные Ростом, кажутся запутанными. В частности, они полагали, что Рост, который является автором большинства записей, возможно, перепутал подсчеты отдельных солнечных пятен с подсчетами групп солнечных пятен.

Группы солнечных пятен — это отдельные образования, которые могут включать несколько солнечных пятен, расположенных близко друг к другу; их легче увидеть, поэтому меньше пятен будет пропущено. В записи Роста также большинство пятен появлялось в южном полушарии Солнца.

Рост сделал как текстовые записи в своих записях, нумеруя и перечисляя солнечные пятна, которые он наблюдал, так и диаграммы, которые указывали их положение на диске солнца. Проводя новый подсчет групп солнечных пятен, команда определила группы солнечных пятен, где Рост описал скопление солнечных пятен — непростая задача, поскольку Рост не всегда четко указывал расстояния до каждого скопления солнечных пятен.

Они обнаружили существенные различия. Например, было обнаружено, что первый солнечный цикл после минимума Маундера имел максимальное количество групп солнечных пятен в 12 по сравнению с более ранними исследованиями. Форма этого цикла стала более очевидной, с восходящей фазой, достигающей максимального количества групп в 1719–1720 годах, затем нисходящей фазой примерно до 1724 года, за которой последовала восходящая фаза нового солнечного цикла.

Они даже смогли подсчитать большее количество дней наблюдения, чем Рост и Алишер, поскольку информация, предоставленная ими, использовалась для определения того, что солнечные пятна существовали, даже если точное число групп было неопределенным. И они обнаружили, что симметрия полушарий была восстановлена.

Почему такие детали имеют значение? «Модели солнечного динамо включают «перемежаемости» в солнечной активности, то есть периоды сильно подавленной активности, которые случайным образом перемежаются интервалами «нормальной» циклической активности», — пояснил Карраско. «Минимум Маундера часто приводится в качестве примера таких спокойных периодов. 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 другие также будут мотивированы на обнаружение записей о солнечных пятнах, еще не включенных в базы данных, особенно в XVIII веке, когда охват наблюдениями в некоторые периоды был довольно низким.

Больше информации: VMS 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