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El astrónomo alemán Johannes Kepler dibujó diagramas de manchas solares en 1607 a partir de sus observaciones de la superficie del Sol, y siglos después, estos dibujos pioneros están ayudando a los científicos a resolver el misterio del Sol.
Aunque todo en el sistema solar gira alrededor del sol, los científicos aún no han podido descubrir muchos de los secretos de esta estrella.
Sin embargo, estudiar el cambio del Sol a lo largo del tiempo, incluido el ciclo solar, puede responder algunas preguntas de larga data sobre la bola de fuego y cómo cambia.
Algunas de estas preguntas giran en torno a la actividad solar en el siglo XVII, que fue una época crucial para el estudio del sol.
Astrónomos Manchas solares observadas con telescopios En 1610, el sol fue testigo de su primera observación. Al mismo tiempo, el Sol estaba atravesando una transición inusual hacia un período prolongado de actividad débil. Los dibujos de Kepler, ignorados durante mucho tiempo y pasados por alto porque eran dibujos y no observaciones telescópicas, pudieron proporcionar conocimientos históricos trascendentales.
El 25 de julio apareció un nuevo estudio que recrea las condiciones en las que Kepler hacía sus dibujos. Cartas de revistas astrofísicas.
«Kepler contribuyó con muchos hitos históricos a la astronomía y la física en el siglo XVII, dejando su legado incluso en la era espacial», dijo en Hisashi Hayakawa, autor principal del estudio y profesor asistente en el Instituto de Investigación del Medio Ambiente Terrestre y Espacial de la Universidad de Nagoya. una declaración.
«A esto le sumamos que los registros de manchas solares de Kepler son varios años anteriores a los actuales registros telescópicos de manchas solares que datan de 1610. Sus dibujos de manchas solares son un testimonio de su destreza científica y su perseverancia frente a las limitaciones tecnológicas».
El Sol pasa por un ciclo de 11 años de actividad creciente y decreciente, conocido como ciclo solar. Actualmente los científicos creen que el sol está alcanzando o acercándose al pico de su actividad solar, que es el pico anual de su actividad en el ciclo solar actual, que se denomina ciclo solar 25.
La actividad solar máxima suele estar asociada con un aumento en el número de manchas solares visibles en la superficie del Sol. Estas áreas oscuras, algunas de las cuales pueden ser del tamaño de la Tierra o más, son creadas por los poderosos y cambiantes campos magnéticos del Sol.
Hoy en día, los científicos rastrean la actividad solar utilizando datos de observatorios terrestres y espaciales, mapas magnéticos de la superficie del Sol y observaciones ultravioleta de la atmósfera exterior del Sol.
Pero incluso intentar observar el sol era una tarea difícil hace siglos.
Mark Misch, investigador científico del Centro de Predicción del Clima Espacial de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica en Boulder, Colorado, dijo que las manchas solares se observaron a simple vista a través de la niebla o el humo causado por incendios forestales o cerca del amanecer o el atardecer cuando la atmósfera ayudó a atenuar el brillo. El sol. Misch no participó en la nueva investigación.
Kepler utilizó un dispositivo llamado cámara oscura, que utilizaba un pequeño agujero en la pared del dispositivo para proyectar una imagen del Sol en una hoja de papel y dibujar las características que observaba. Kepler creyó erróneamente que había tomado una imagen del planeta Mercurio moviéndose en órbita alrededor del Sol en mayo de 1607, pero se retractó de su informe 11 años después y determinó que había observado un grupo de manchas solares.
«Debido a que este registro no fue una observación telescópica, sólo se discutió en el contexto de la historia de la ciencia y no se utilizó para análisis cuantitativos de los ciclos solares en el siglo XVII», dijo Hayakawa.
“Pero este es el diagrama de manchas solares más antiguo jamás dibujado con un instrumento de observación y proyección. Nos dimos cuenta de que este diagrama de manchas solares debería poder indicarnos la ubicación de la mancha solar e indicar la fase del ciclo solar en 1607, siempre que pudiéramos reducirlo. Anote el punto de observación y la hora y recree «Construir la inclinación de las coordenadas de las imágenes solares, es decir, las ubicaciones de las características en la superficie del Sol, en ese momento».
Nivel solar más bajo
Las manchas solares no son la única forma en que los científicos pueden comprender los cambios en el Sol. Misch dice que los cambios dentro del campo magnético del Sol regulan el movimiento de partículas de alta energía, llamadas rayos cósmicos, a través del espacio.
Cuando los rayos cósmicos golpean la atmósfera de la Tierra, pueden cambiar su composición química, incluido su equilibrio de carbono.
«Con el tiempo, este carbono se incorpora a las plantas, los animales e incluso a nuestro cuerpo», afirma Misch. «Los anillos de los árboles brindan una oportunidad única para rastrear los cambios en el carbono de un año a otro. Algunos anillos en árboles antiguos se remontan a miles de años atrás. Del mismo modo, los isótopos de carbono y otros elementos se pueden rastrear a través de burbujas de aire atrapadas en núcleos de hielo glacial».
Los isótopos de carbono atrapados en los anillos de los árboles y en los núcleos de hielo se han utilizado para contextualizar las observaciones de las manchas solares antiguas y ampliar nuestra comprensión de la actividad solar antes de que ocurrieran las observaciones de las manchas solares, dijo Misch.
Estos datos se han utilizado para ayudar a los astrónomos a comprender el Mínimo de Maunder, un período de ciclos solares débiles y muy anormales entre 1645 y 1715. Durante el llamado gran mínimo solar, las manchas solares casi desaparecieron y las pocas manchas que se observaron aparecieron sólo en el hemisferio sur. Los astrónomos todavía están debatiendo el mecanismo básico de un gran mínimo solar hoy en día, especialmente mientras intentan determinar cuándo y si podría ocurrir en los próximos siglos.
Pero los astrónomos coinciden en que el patrón de actividad solar pasó gradualmente de ciclos regulares a grandes mínimos.
A Análisis de anillos de árboles pasados. Propuso que un ciclo solar corto, el ciclo solar menos 14, duraba sólo cinco años y conducía a un ciclo solar extremadamente largo de 16 años, conocido como ciclo solar menos 13.
«Si esto fuera cierto, sería realmente interesante», dijo Hayakawa. Sin embargo, otra reconstrucción basada en los anillos de los árboles indicó una secuencia de ciclos solares con períodos de tiempo normales (11 años). Entonces, ¿en qué reconstrucción debemos confiar? «Es importante verificar estas reconstrucciones utilizando registros independientes, preferiblemente observacionales».
Entonces, recurrió a los dibujos de Kepler.
Hayakawa y sus colegas tradujeron el informe original de Kepler, escrito en latín, para comprender la orientación precisa de sus dibujos de manchas solares, así como para delimitar el tiempo y los lugares en los que Kepler realizó observaciones.
A continuación, Hayakawa visitó sitios en Praga, incluida la casa de la corona francesa de Kepler y el taller del mecánico de la corte Justus Borghe, para comprender mejor el terreno desde el cual Kepler vio las manchas solares.
Las herramientas de datos modernas han permitido a Hayakawa y sus colegas calcular la inclinación de la mancha solar y determinar su ubicación en el Sol. También aplicaron ley de esporafue observado por primera vez por un astrónomo aficionado inglés Richard Christopher Carrington Pero fue desarrollado aún más por el astrónomo alemán Gustav Spurrier, quien describió la migración de las manchas solares de latitudes más altas a latitudes más bajas durante el ciclo solar.
El equipo de investigación concluyó que el grupo de manchas solares observadas por Kepler pertenece al final del ciclo solar menos 14 y no al comienzo del ciclo solar menos 13.
Los resultados apoyan la idea de que el ciclo de menos 13 del sol duró un período regular de 11 años, no 16 años. Los investigadores también pudieron estimar que el ciclo de menos 13 grados del Sol probablemente comenzó entre 1607 y 1610.
«Esto muestra una transición típica del ciclo solar anterior al siguiente, según la ley de Spohrer», dijo en un comunicado Thomas Tijou, uno de los autores del estudio y observador del Centro de Análisis de Datos de Impacto Solar del Observatorio Real de Bélgica. declaración.
Dado que el ciclo solar más largo jamás registrado en los últimos tres siglos duró 14 años, es hora de encontrar otra introducción científica al Mínimo de Maunder, dijo Hayakawa.
Todavía hay mucho que aprender de figuras históricas como Kepler, afirmó Sabrina Bechet, coautora del estudio e investigadora del Real Observatorio de Bélgica.
«Como me dijo uno de mis colegas, es interesante ver que los registros patrimoniales de personajes históricos transmiten implicaciones científicas muy importantes para los estudiosos contemporáneos, incluso siglos después», dijo Bechet. «En el caso de Kepler, estamos sobre los hombros de un gigante científico».
Los dibujos de Kepler ayudan a informar las discusiones en curso sobre los ciclos solares que llevaron al mínimo de Maunder, lo que también puede ayudar a los astrónomos a modelar las condiciones antes del evento, dijo Hayakawa.
«Al colocar los resultados de Kepler dentro de reconstrucciones más amplias de la actividad solar, los científicos obtienen un contexto crucial para interpretar los cambios en el comportamiento del Sol en este período crucial que representa una transición de ciclos solares regulares a un gran mínimo solar», dijo.
Misch calificó el nuevo estudio como «un trabajo impresionante» y un ejemplo de trabajo de investigación que extrae nuevos conocimientos de registros históricos.
“La larga historia de las observaciones de manchas solares proporciona un vínculo a través de los tiempos con generaciones de astrónomos que observaron el Sol con respeto y curiosidad que evolucionó desde la superstición hasta el escrutinio científico y la comprensión. Es inspirador ver que los astrónomos del pasado continúan contribuyendo a la ciencia. Sus esfuerzos son más importantes ahora que nunca”. «Nunca podrían haberlo imaginado, ya que nuestra sociedad tecnológica se vuelve cada vez más vulnerable a los eternos altibajos de la actividad solar».
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