Gecorrigeerde zonnevlekkengetallen geven nieuwe informatie over het Maunderminimum
Hoe nauwkeurig zijn eerdere registraties van zonnevlekken? In een nieuwe studie gepubliceerd in The Astrophysical Journal, onderzocht een internationaal team van wetenschappers de historische registratie en ontdekte dat na de ongebruikelijke periode van bijna geen zonnevlekken, een periode die het Maunderminimum wordt genoemd, de overgang naar een normaler aantal zonnevlekken niet zo abrupt was als werd gedacht.
De bevinding heeft implicaties voor het begrijpen van de zonnedynamo, de fysieke processen in de Zon die het magnetische veld creëren en de invloed van de Zon op de Aarde.
Zonnevlekken, donkere vlekken op het heldere oppervlak van de Zon, zijn nuttig voor wetenschappers als proxy voor de interne processen van de Zon en zijn output. Astronomen begonnen al in 165 voor Christus het aantal zonnevlekken te registreren, zij het met hiaten in de Middeleeuwen en de 15de eeuw. Systematische tellingen van zonnevlekken door telescopen begonnen in de 16de eeuw en het Solar Influences Data Analysis Center van de Koninklijke Sterrenwacht van België houdt sinds 1749 een maandelijks gemiddeld dagelijks aantal zonnevlekken bij.
Zonnevlekken zijn nuttig voor het voorspellen van ruimteweer, omstandigheden in de ionosfeer, de zonnedynamo (de fysieke processen in de Zon die het magnetische veld genereren) en als proxy voor de zonne-output, die op zijn beurt bepaalt hoeveel energie in zonlicht de bovenkant van de atmosfeer van de Aarde raakt, wat de oppervlaktetemperaturen op aarde en de opwarming van de Aarde kan beïnvloeden.
Een van de meest interessante tijdperken in de geschiedenis van zonnevlekken was het grote zonneminimum, het Maunderminimum, een periode van 1645 tot 1715 waarin een zeldzaam tekort aan zonnevlekken werd gezien, in sommige periodes zelfs zo laag als 0,1% van die welke in de moderne tijd werden gezien.
Vroeger werd gedacht dat het Maunderminimum verband hield met de Kleine IJstijd, een koude periode in sommige delen van het noordelijk halfrond die duurde van het begin van de 14de eeuw tot het midden van de 19de eeuw. De laatste jaren hebben wetenschappers echter ontdekt dat de oorzaak van de Kleine IJstijd voornamelijk vulkanische activiteit in de 13de eeuw was.
De zonnevlekkenactiviteit keerde daarna terug naar “normaal”. Iets soortgelijks als het Maunderminimum is niet waargenomen in het tijdperk van telescopen, zelfs niet in het Daltonminimum van ongeveer 1790 tot 1830.
De onderzoekers ontdekten dat het herstel van de zonneactiviteit na het Maunderminimum mogelijk geleidelijker en minder intens was dan eerder werd gedacht. Voor het onderzoek werd gedacht dat de overgang van het einde van het Maunderminimum naar de periode van “normale” zonneactiviteit abrupt was. Deze bevinding heeft belangrijke implicaties voor zonnedynamo-modellen.
De groep onderzocht opnieuw de gegevens van zonnevlekkenwaarnemers uit die tijd, waaronder de Duitse astronomen Johann Rost en Sebastian Alischer, in de periode van 11 jaar van 1716 tot 1726. Veel van deze oude gegevens zijn door latere waarnemers in databases opgeslagen waarvan er vele nu online zijn.
Bij het nauwkeurig bestuderen van deze en andere gegevens, waaronder tekeningen van het oppervlak van de Zon door Johan Müller, vermoedden ze meteen dat de waarden die Rost had geregistreerd, verward leken te zijn. Ze geloofden met name dat Rost, die de meeste gegevens had geschreven, mogelijk tellingen van individuele zonnevlekken had verward met tellingen van zonnevlekkengroepen.
Zonnevlekkengroepen zijn afzonderlijke entiteiten die meerdere zonnevlekken dicht bij elkaar kunnen bevatten; ze zijn gemakkelijker te zien, dus er zouden er minder gemist worden. De Rost-gegevens lieten ook zien dat de meeste zonnevlekken op het zuidelijk halfrond van de Zon verschenen.
Rost had zowel tekstuele vermeldingen in zijn gegevens gemaakt, waarin hij de zonnevlekken die hij had waargenomen nummerde en opsomde, als diagrammen die hun posities op de zonneschijf aangaven. Door een nieuwe telling van zonnevlekkengroepen uit te voeren, definieerde het team zonnevlekkengroepen waar Rost een cluster van zonnevlekken had beschreven – geen gemakkelijke taak, aangezien Rost de afstanden van elke zonnevlekkencluster niet altijd duidelijk maakte.
Ze vonden significante verschillen. Zo bleek de het maximum van de eerste zonnecyclus na het Maunderminimum 12 meer zonnevlekkengroepen te hebben, vergeleken met eerdere studies. De vorm van die cyclus werd duidelijker, met een stijgende fase die tot een maximum van het aantal groepen bereikte in 1719-1720, daarna een dalende fase tot ongeveer 1724, gevolgd door een stijgende fase van de nieuwe zonnevlekkencyclus.
Ze waren zelfs in staat om een groter aantal observatiedagen te tellen dan Rost en Alischer, omdat de informatie die de twee verstrekten werd gebruikt om te bepalen dat er zonnevlekken bestonden, zelfs als het exacte groepsnummer onbepaald was. En ze ontdekten dat de hemisferische symmetrie was hersteld.
Waarom zijn zulke details belangrijk? Zonnedynamo-modellen nemen “intermittencies” in zonneactiviteit op, wat betekent dat er periodes van sterk onderdrukte activiteit zijn die willekeurig worden afgewisseld met intervallen van “normale” cyclische activiteit. Het Maunderminimum wordt vaak aangehaald als voorbeeld van zulke rustige periodes. De resultaten van het onderzoek veranderen de ideeën over hoe zonneactiviteit zich gedraagt tijdens deze overgangen en verbeteren het begrip van het gedrag ervan op de lange termijn.
De groep hoopt dat dit werk het onderzoek van zonnemodelleurs verbetert en dat anderen op dezelfde manier gemotiveerd zullen zijn om zonnevlekgegevens te ontdekken die nog niet in de database zijn opgenomen, met name in de 18de eeuw, toen de observatiedekking tijdens sommige periodes erg laag was.
Artikel: V. M. S. 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
Eerste publicatie: 21 augustus 2024
Bron: phys.org
