رمزگشایی از اسرار خورشید با نقاشی‌های قدیمی کپلر

محققان با استفاده از تکنیک‌های مدرن، نقاشی‌های نیمه فراموش‌شده یوهانس کپلر از لکه‌های خورشیدی را دوباره بررسی کرده‌ و اطلاعات پنهان درباره چرخه‌های خورشیدی را آشکار کردند.

گروهی بین‌المللی به رهبری دانشگاه ناگویا در ژاپن شرایط مشاهدات این ستاره‌شناس بزرگ را بازآفرینی کردند. آنها موقعیت گروه لکه‌های خورشیدی کپلر را بررسی کرده و آن را در انتهای چرخه خورشیدی قرار دادند (قبل از چرخه‌ای که توماس هاریوت، گالیله و دیگر رصدگران با تلسکوپ‌های اولیه شاهد آن بودند).

یافته‌های این گروه که در Astrophysical Journal Letters  منتشر شده است، کلید حل مناقشه در مورد مدت زمان چرخه‌های خورشیدی در آغاز قرن هفدهم ارائه می‌کند که گذار از چرخه‌های منظم خورشیدی به کمینه ماندر است.

کمینه ماندر یا مینیمم ماندر به حدّ فاصل سال‌های ۱۶۴۵ تا ۱۷۱۵ گفته می‌شود. در این دوره تقریباً هیچ لکه‌ای بر سطح خورشید مشاهده نشد. از نظر پژوهشگران قرن نوزدهم این امر چنان باورنکردنی به نظر می‌رسید که فقط فرض شد که در آن دوره هیچ‌کس لکه‌های خورشیدی را ثبت نکرده‌است.

مشاهدات مهم کپلر

کپلر که به خاطر دستاوردهای تاریخی خود در نجوم و ریاضیات شهرت دارد، یکی از اولین ثبت‌ها از فعالیت خورشیدی را با دوربین تاریکخانه‌ای در اوایل قرن هفدهم ثبت کرد.
این دوربین شامل یک جعبه با یک سوراخ در یک طرف است؛ نور خورشید از طریق سوراخ به درون جعبه وارد می‌شود و در سطوح داخل آن تکثیر می‌شود، که تصویر آن وارونه‌است، اما رنگ و ژرفانمایی (پرسپکتیو) آن حفظ شده‌است.  دوربین تاریکخانه‌ای به کپلر اجازه ‌داد تا ویژگی‌های قابل مشاهده روی خورشید را ببیند و آن‌ها را ترسیم کند. او در طی مشاهدات خود گروهی از لکه‌های خورشیدی را در می ۱۶۰۷ ثبت کرده بود که در ابتدا با عبور عطارد اشتباه گرفته شد.

هیساشی هایاکاوا، نویسنده اصلی این مقاله، معتقد است که محققان اهمیت این یافته را نادیده گرفته‌اند
او گفت:«از آنجایی که این ثبت یک رصد تلسکوپی نبود، تنها در تاریخ علم مورد توجه قرار گرفته است و برای تحلیل‌های کمّی چرخه‌های خورشیدی در قرن هفدهم استفاده نشده است.»

وی ادامه داد: ما متوجه شدیم که این طرح از لکه‌های خورشیدی باید بتواند مکان لکه خورشید را مشخص کرده و دوره چرخه خورشیدی را در سال ۱۶۰۷ آشکار سازد.

چهار یافته کلیدی

ثبت لکه‌های خورشیدی توسط کپلر یک مرجع رصدی کلیدی است. با تجزیه و تحلیل ثبت‌های کپلر و مقایسه آن‌ها با داده‌های هم‌عصر و آمارهای جدید، محققان به چندین کشف مهم دست یافتند:

اول، طرح شماتیکی معروفی که کپلر از خورشید در کتابش ترسیم کرده بود، با متن اصلی کپلر و دو تصویر دوربین تاریکخانه که لکه‌های خورشیدی را در قسمت بالای سمت چپ قرص خورشیدی نشان می‌دهند، مطابقت ندارد.

دوم، با استفاده از قانون اسپورر و اطلاعات به‌دست‌آمده از آمار لکه‌های خورشیدی در عصرجدید، لکه‌های خورشیدی را احتمالاً در انتهای چرخه سیزدهم خورشیدی به جای آغاز چرخه چهاردهم خورشیدی شناسایی کردند.
همانطور که چرخه خورشیدی به سمت حداکثر خود پیش می‌رود، لکه‌های خورشیدی به استوای خورشیدی نزدیک‌تر می شوند، پدیده‌ای که به قانون اسپورر معروف است.

سوم، یافته‌های آن‌ها با مشاهدات تلسکوپی بعدی که لکه‌های خورشیدی را در عرض‌های جغرافیایی بالاتر نشان می‌دهد، در تضاد است. توماس تیگ، یکی از اعضای گروه، با اشاره به نظر اخترشناس آلمانی گوستاو اسپورر گفت: این پدیده یک انتقال معمولی از چرخه خورشیدی قبلی به چرخه بعدی را مطابق با قانون اسپورر نشان می‌دهد؛ مهاجرت لکه‌های خورشیدی از عرض‌های جغرافیایی بالاتر به پایین‌تر در طول چرخه خورشیدی.

چهارم، این یافته به نویسندگان اجازه می‌دهد تا انتقال بین چرخه خورشیدی قبلی  و چرخه خورشیدی بعدی را بین سال‌های ۱۶۰۷ و ۱۶۱۰ بررسی کرده و تاریخ‌های احتمالی وقوع آن را محدود کنند. بر این اساس، رصدهای کپلر مدت زمان منظمی را برای چرخه ۱۳ خورشیدی نشان می‌دهد.

میراث کپلر

با قرار دادن یافته‌های کپلر در بازسازی‌های گسترده‌تر فعالیت خورشیدی، دانشمندان زمینه‌ای اساسی برای تفسیر تغییرات رفتار خورشید در این دوره مهم  به دست می‌آورند که نشان‌دهنده گذار از چرخه‌های منظم خورشیدی به حداقل خورشیدی است. در دوره حداقل، فعالیت خورشیدی به کمترین مقدار خود می‌رسد و تعداد لکه‌های خورشیدی کم است. زبانه‌ها و فوران‌های تاجی نیز کمتر رخ می‌دهند.

هایاکاوا می‌گوید: «کپلر معیارهای تاریخی بسیاری را در نجوم و فیزیک در قرن هفدهم ارائه کرد و میراث خود را حتی در عصر فضا به جا گذاشت.»

ترسیم نقشه لکه‌های خورشیدی توسط کپلر، شاهدی بر تیزهوشی و پشتکار او در مواجهه با محدودیت‌های ابزاری است.

درباره چرخه خورشیدی

چرخه خورشیدی یک چرخه تقریباً ۱۱ ساله فعالیت خورشیدی را توصیف می‌کند که توسط میدان مغناطیسی خورشید هدایت می‌شود و با فراوانی و شدت لکه‌های خورشیدی قابل مشاهده بر روی سطح مشخص می شود. با تغییر درتعداد لکه‌های روی سطح خورشید و رسیدن به حداکثر لکه‌های خورشید و سپس تغییر تعداد آن‌ها به حداقل لکه‌ها به ترتیب به مقادیر حداکثر و حداقل لکه‌های خورشیدی اشاره می‌کنند. چرخه‌ها از یک حداقل به بعد آغاز می‌شوند. ما در حال حاضر چرخه ۲۵ خورشیدی را تجربه می کنیم.

منبع: عصر ایران