Die frühesten datierbaren Sonnenfleckenzeichnungen basieren auf Johannes Keplers Sonnenbeobachtungen mit der Camera obscura im Mai 1607. Kepler begleitete die Zeichnungen mit lateinischen Beschreibungen der Sonnenflecken, die er beobachtete.(Bildnachweis: Public Domain)
„Halb vergessene“ Sonnenflecken-Zeichnungen des Renaissance-Astronomen Johannes Kepler zeigen uns mehr darüber, wie der Aktivitätszyklus der Sonne funktioniert.
Kepler (1571-1630), der auf dem Gebiet des heutigen Deutschlands geboren wurde, ist in der Astronomie vor allem für die Formulierung der Gesetze der Planetenbewegung bekannt. Zu seinen vielfältigen Interessen gehörte jedoch auch die Beobachtung der Sonne. Zeichnungen, die er 1607 von einer Sonnenfleckengruppe anfertigte, zeigen einer neuen Studie zufolge das „Ende des Sonnenzyklus“ mit Instrumenten, die noch vor der Verbreitung des Teleskops im frühen 17.
„Die Ergebnisse der Gruppe … bieten einen Schlüssel zur Lösung der Kontroverse über die Dauer der Sonnenzyklen zu Beginn des 17. Jahrhunderts“, schrieb die japanische Universität Nagoya in einer Erklärung.
Dieser als Maunder-Minimum bekannte Zeitraum (zwischen 1645 und 1715) soll eine Ära gewesen sein, in der es weniger Sonnenflecken als üblich gab, was wiederum zu kälteren Perioden auf der Erde als der damaligen Norm führte.
Sonnenflecken sind kühlere Regionen auf der Sonnenoberfläche, die eruptive Störungen wie Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe hervorrufen können. (Bildnachweis: NASA/SDO)
Da Kepler kein Teleskop besaß, untersuchte er die Sonne stattdessen mit der Camera obscura. Bei dieser Methode wurde ein „kleines Loch in einer Wand verwendet, um das Bild der Sonne auf ein Blatt Papier zu projizieren“, heißt es in der Erklärung. Kepler dachte zunächst, er sei Zeuge eines Merkurtransits über die Sonne, stellte aber später klar, dass es sich um eine Sonnenfleckengruppe handelte.
„Dies ist die älteste Sonnenfleckenskizze, die jemals mit einer instrumentellen Beobachtung und einer Projektion gemacht wurde“, sagte der Hauptautor Hisashi Hayakawa, ein Assistenzprofessor und Sonnenforscher in Nagoya, in einer Erklärung. Er fügte hinzu, dass die Bedeutung von Keplers Sonnenzeichnungen im Laufe der Zeit übersehen wurde: „Sie wurde nur im Zusammenhang mit der Wissenschaftsgeschichte diskutiert und nicht für quantitative Analysen der Sonnenzyklen verwendet.“
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Entscheidend für die Analyse der Forscher war es, zu verfolgen, wie sich die Sonnenflecken über einen Sonnenzyklus hinweg bewegen: „Ihr Auftreten, ihre Häufigkeit und ihre Breitenverteilung erscheinen in Zyklen, die die Sonnenstrahlung und das Weltraumwetter beeinflussen“, heißt es in der Erklärung. Daher haben sie versucht, den Breitengrad einzugrenzen, in dem Keplers Sonnenflecken beobachtet wurden.
Johannes Kepler (1571-1630), deutscher Mathematiker, Astronom und Astrologe, Öl auf Tafel, anon. 1610. (Bildnachweis: Pictures from History/Universal Images Group via Getty Images)
Die Forscher sagen, dass ihre Analyse von Keplers Zeichnungen vier wichtige Dinge ergeben hat.
Erstens befand sich die Sonnenfleckengruppe auf einem niedrigeren Breitengrad als bisher angenommen (unter Berücksichtigung des Sonnenstandswinkels von seinem Standort aus); im Zusammenhang damit zeigten künftige Erkenntnisse im Teleskop Sonnenflecken auf höheren Breitengraden, was auf einen „typischen Übergang“ zwischen den Zyklen hindeutet.
Die Änderung der geografischen Breite lässt darauf schließen, dass sich die Sonnenfleckengruppe am Ende eines Sonnenzyklus und nicht am Anfang eines anderen Zyklus befand, basierend auf der geografischen Breite der Sonnenflecken, womit die dritte Erkenntnis formuliert ist.
Schließlich könnten Keplers Beobachtungen die Übergangszone zwischen den Sonnenzyklen zeigen, die in der Studie zwischen 1607 und 1610 angesetzt wird.
Während einige Forscher zuvor die Theorie aufstellten, dass das Maunder-Minimum auf unregelmäßige Sonnenzyklen zurückzuführen ist, die sich von den typischen 11 Jahren unterscheiden, zeigten Keplers Aufzeichnungen „eine regelmäßige Dauer“ für den Sonnenzyklus, den er 1607 beobachtete, so die Studie weiter.
Das Ergebnis ist jedoch nicht unumstritten: Baumringzyklen aus früheren Studien haben in einigen Arbeiten normale Sonnenzyklen und in anderen anormale Sonnenzyklen nahegelegt.
Hayakawa drängte auf weitere Untersuchungen in dieser Angelegenheit. „Es ist äußerst wichtig, diese [Baumring-] Rekonstruktionen mit unabhängigen – vorzugsweise beobachteten – Aufzeichnungen zu überprüfen“, sagte er.
Die neue Studie wurde am 25. Juli in der Zeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht.
