Набљудување на Сонцето

Набљудувањето на Сонцето е научен напор за проучување на Сонцето и неговото однесување и однос со Земјата и остатокот од Сончевиот Систем. Намерното набљудување на Сонцето започнало пред илјадници години. Таа почетна доба на директно набљудување го отстапи местото на телескопите во 1600-тите, а потоа сателитите во дваесеттиот век.
1 Праисторија
Стратиграфските податоци наведуваат дека сончевите циклуси се случуваат стотици милиони години, ако не и подолго; мерењето на брановите во предкамбриските седиментни карпи открило повторливи врвови во дебелината на слојот што одговара на циклусот. Можно е раната атмосфера на Земјата да била почувствителна на сончева озраченост отколку денес, така што можело да се случи поголемо топење на ледниците (и подебели наслаги на седимент) во текот на годините со поголема активност на сончевите дамки. Ова би претпоставувало годишно раслојување; но, предложени биле и алтернативни објаснувања (дневни).
Анализата на прстените на дрвјата открила подробна слика за минатите сончеви циклуси: дендрохронолошко датираните концентрации на радиојаглерод овозможиле реконструкција на активноста на сончевите дамки кои покриваат 11.400 години.
2 Рани набљудувања
Сончевата активност и сродните настани редовно се бележани уште од времето на Вавилонците. Во 8 век п.н.е., тие ги опишале затемнувањата на Сонцето и можеби ги предвидувале според бројчаните правила. Најраниот постоечки извештај за сончеви дамки датира од кинеската ''Книга на промените'', Фразите употребени во книгата се преведуваат на „Доу е гледано на Сонцето“ и „Меј е гледано на Сонцето“, каде што „доу“ и „меј“ би биле затемнување или замрачување (врз основа на контекстот). Набљудувањата редовно биле забележани од кинески и корејски астрономи по налог на императорите, наместо независно.
Првото јасно спомнување на сончева дамка во западната книжевност, околу 300 п.н.е., било од старогрчкиот научник Теофраст, ученик на Платон и Аристотел и наследник на вториот. На 17 март 807 н.е. бенедиктинскиот монах Аделмус забележал голема сончева дамка која била видлива осум дена; сепак, Аделмус погрешно заклучил дека го набљудува преминот на Меркур.
Најраниот преживеан запис за намерно набљудување на сончевите дамки датира од 364 п.н.е., врз основа на коментарите на кинескиот астроном Ган Де во еден ѕвезден каталог. До 28 п.н.е., кинеските астрономи редовно ги гледале набљудувањата на сончевите дамки во службените императорски записи.
Голема сончева дамка била забележана во времето на смртта на Карло Велики во 813 година од нашата ера. Активноста на сончевите дамки во 1129 година била опишана од Џон Вустерски и Авероес дал опис на сончевите дамки подоцна во 12 век; сепак, овие набљудувања биле исто така погрешно протолкувани како планетарни премини.
Првото недвосмислено спомнување на сончевата корона била од Лав Ѓакон, римски историчар. Тој напишал за целосното затемнување од 22 декември 968 година, кое го доживеал во Константинопол (денешен Истанбул, Турција).
во четвртиот час од денот ... темнината ја покри земјата и блескаа сите најсветли ѕвезди. И било можно да биде виден дискот на Сонцето, блед и неосветлен, и слаб и слаб сјај како тесна лента што свети во круг околу работ на дискот. Лав Ѓакон
Најраниот познат запис за цртање на сончеви дамки бил во 1128 година, од Џон Вустерски.
Во третата година на Лотар, императорот на Римјаните, во дваесет и осмата година на англискиот крал Хенри... во саботата на 8 декември, од утрото до вечерта се појавија две црни сфери наспроти Сонцето. Џон Вустерски, ''Хрониките на Џон Вустерски'', цитирани од Алберт Ван Хелден, 1996.
Друго рано набљудување била сончевата протуберанција, опишана во 1185 година во Новгородската прва хроника.
Во вечерните часови таму како затемнување на сонцето. Стануваше многу мрачно и се гледаа ѕвезди... Сонцето по изглед стана слично на месечината и од неговите рогови излегуваше некако како жив жар. Новгородска прва хроника
3 17 и 18 век
Џордано Бруно и Јоханес Кеплер ја предложиле идејата дека Сонцето врти околу својата оска. Сончевите дамки првпат биле забележани телескопски на 18 декември 1610 година (Грегоријанскиот календар, сè уште не бил усвоен во Англија) од англискиот астроном Томас Хариот, како што е запишано во неговите тефтери. На 9 март 1611 година (Грегоријанскиот календар, исто така сè уште не бил усвоен во Источна Фризија) тие биле набљудувани од фризискиот ученик по медицина Јохан Голдсмид (латинизирано име Јоханес Фабрициус), кој подоцна се здружил со неговиот татко Давид Фабрициус, пастор и астроном, за да направи дополнителни набљудувања и да објави опис во памфлет во јуни 1611 година. Фабрициус користел телескопија со камера опскура за да добие подобар поглед на сончевиот диск, и како Хариот направил набљудувања кратко по изгрејсонцето и непосредно пред зајдисонце. Јохан бил првиот што сфатил дека сончевите дамки го откриваат сончевото вртење, но тој починал на 19 март 1616 година, на 26-годишна возраст, а неговиот татко една година подоцна. Неколку научници како Јоханес Кеплер, Сајмон Мариус и Мајкл Местлин биле свесни за раната работа на сончевите дамки на Фабрициус и навистина Кеплер постојано се повикувал на тоа неговите списи. Меѓутоа, како онаа на Хариот, нивната работа инаку не била добро позната. Галилео Галилеј речиси сигурно започнал со телескопски набљудувања на сончевите дамки во исто време како и Хариот, со оглед на тоа што го направил својот прв телескоп во 1609 година кога слушнал за холандскиот патент на уредот, и дека претходно успеал да ги набљудува сончевите дамки со голо око. Исто така, се наведува дека тој им покажал сончеви дамки на астрономите во Рим, но немаме записи за датумите. Записите за телескопски набљудувања на сончеви дамки што ги имаме од Галилео не започнуваат дури во 1612 година, бидејќи тие се со невиден квалитет и детали, бидејќи дотогаш тој го развил дизајнот на телескопот и значително го зголемил неговото зголемување. Исто така, Кристоф Шајнер веројатно ги набљудувал местата користејќи подобрен хелиоскоп од негов сопствен дизајн. Галилео и Шајнер, ниту еден од нив не знаеле за работата на Хариот или Фабрициус, се натпреварувале за заслугата за откритието. Во 1613 година, во памфлетот „''Писма за сончевите дамки''“, Галилео го отфрлил тврдењето на Шајнер од 1612 година дека сончевите дамки се планети во орбитата на Меркур, покажувајќи дека сончевите дамки се површински особини.
Иако физичките аспекти на сончевите дамки не биле идентификувани до 20 век, набљудувањата продолжиле. Студијата била отежната во текот на 17 век поради малиот број на сончеви дамки за време на она што сега е препознавано како продолжен период на ниска сончева активност, познат како Маундеров минимум. До 19 век, тогаш доволно записи за сончеви дамки им овозможиле на истражувачите да заклучат периодични циклуси на активноста на сончевите дамки. Во 1845 година, Хенри и Алекзендр го набљудувале Сонцето со термопил и утврдиле дека сончевите дамки испуштаат помалку зрачење од околните области. Емисиите на повисоки од просечните количества зрачење подоцна биле забележани од сончевите факули. Сончевите дамки имале одредена важност во дебатата за природата на Сончевиот Систем. Тие покажале дека Сонцето се врти, а нивните доаѓања и заминувања покажале дека Сонцето се променило, спротивно на Аристотел, кој учел дека сите небесни тела се совршени, непроменливи сфери.
Сончевите дамки ретко биле забележани помеѓу 1650 и 1699 година. Подоцнежната анализа открила дека проблемот е намалениот број на сончеви дамки, наместо пропустите во набљудувањето. Надоврзувајќи се на работата на Густав Сперер, сопружниците Ени Маундер и Едвард Маундер предложиле дека Сонцето се променило од период во кој сончевите дамки сè до исчезнуваат до обновување на циклусите на сончевите дамки почнувајќи од околу 1700 година. На ова разбирање за отсуството на сончеви циклуси се додавани набљудувањата на поларните зраци, кои во исто време не биле отсутни, освен на највисоките магнетни широчини.
Недостигот на сончева корона за време на затемнувањето на Сонцето бил забележан и пред 1715 година.
Периодот на слаба активност на сончеви дамки од 1645 до 1717 година подоцна станал познат како „Маундеров минимум“. Набљудувачите како Јоханес Хевелиус, Жан Пикард и Жан Доминик Касини ја потврдиле оваа промена.
4 19 век
4.1 Сончева спектроскопија
По откривањето на инфрацрвеното зрачење од Вилијам Хершел во 1800 година и на ултравиолетовото зрачење од страна на Јохан Вилхелм Ритер, сончевата спектрометрија започнала во 1817 година кога Вилијам Хајд Воластон забележал дека темните линии се појавуваат во сончевиот спектар кога се гледаат низ стаклена призма. Јозеф фон Фраунхофер подоцна независно ги открил линиите и тие биле наречени Фраунхоферови линии по него. Други физичари забележале дека од нив може да бидат утврдени својствата на сончевата атмосфера. Значајни научници за унапредување на спектроскопијата биле Дејвид Брустер, Густав Кирхоф, Роберт Вилхелм Бунсен и Андерс Јонас Ангстрем.
4.2 Сончев циклус
 
Цикличната варијација на бројот на сончеви дамки првпат била забележана од Самуел Хајнрих Швабе помеѓу 1826 и 1843 година. Рудолф Волф го проучувал историскиот запис во обид да воспостави историја на сончеви варијации. Неговите податоци биле проширени само до 1755 година. Тој, исто така, во 1848 година воспоставил формулација за релативен број на сончеви дамки за да ја спореди работата на различни астрономи користејќи различна опрема и методологии, сега познат како Волфов (или циришки) број на сончеви дамки.
Густав Шперер подоцна предложил 70-годишен период пред 1716 година во кој сончевите дамки ретко биле забележани како причина за неможноста на Волф да ги продолжи циклусите во 17 век.
Исто така во 1848 година, Џозеф Хенри проектирал слика од Сонцето на екран и утврдил дека сончевите дамки се поладни од околната површина.
Околу 1852 година, Едвард Сejбин, Волф, Жан-Алфред Готје и Јохан фон Ламонт независно нашле врска помеѓу сончевиот циклус и геомагнетната активност, предизвикувајќи го првото истражување за заемодејствијата помеѓу Сонцето и Земјата.
Во втората половина на деветнаесеттиот век Ричард Карингтон и Шперер независно ја забележале преселбата на активноста на сончевите дамки кон сончевиот екватор како што циклусот напредува. Овој модел најдобро е увидуван во облик на таканаречениот пеперутков дијаграм, првпат конструиран од Едвард Волтер Маундер и Ени Скот Дил Маундер на почетокот на дваесеттиот век (видете го графиконота). Сликите на Сонцето се поделени на географски ленти и е пресметувана просечната месечна делбена површина на сончевите дамки. Ова е исцртано вертикално како лента со кодирана боја, а постапката се повторува месец по месец за да биде направен дијаграм со временски низи.
Половина век подоцна, таткото и синот Харолд и Хорас Бабкок покажале дека сончевата површина е магнетизирана дури и надвор од сончевите дамки; дека ова послабо магнетно поле треба прво да нареди двопол ; и дека овој двопол претрпува промени на поларитетот со истиот период како и циклусот на сончевите дамки (видете го графиконот подолу). Овие набљудувања утврдиле дека сончевиот циклус е просторно-временска магнетска постапка што се одвива над Сонцето како целина.
4.3 Фотографија
Сонцето било фотографирано за прв пат, на 2 април 1845 година, од француските физичари Луј Физо и Леон Фуко . Сончевите дамки, како и ефектот на затемнување на екстремитетите, се видливи во нивните дагеротипови. Фотографијата помогнала во проучувањето на сончевите протуберанции, зрновитоста и спектроскопијата. Чарлс А. Јанг првпат освоил значајна положба во 1870 година. Биле фотографирани и затемнувања на Сонцето, со најкорисните рани слики направени во 1851 година од Берковски и во 1860 година од групата на Де ла Ру во Шпанија.
4.4 Вртење
Раните проценки за периодот на вртење на Сонцето варираат помеѓу 25 и 28 дена. Причината била утврдена независно во 1858 година од Ричард Карингтон и Шперер. Откриле дека географската широчина со најмногу сончеви дамки се намалува од 40° до 5° во текот на секој циклус, и дека на повисоки географски широчини сончевите дамки се вртат побавно. Така, било покажано дека вртењето на Сонцето варира според географската ширина и дека нејзиниот надворешен слој мора да биде течен. Во 1871 година, Херман Фогел и кратко потоа од Чарлс Јанг го потврдиле ова спектроскопски. Спектроскопското набљудување на Нилс Дунер во 1880-тите покажало 30% разлика помеѓу побрзите екваторски подрачја на Сонцето и неговите побавни поларни региони.
4.5 Времето во вселената
Првите современи и јасно опишани извештаи за сончев блесок и исфрлање коронска маса се случиле во 1859 и 1860 година соодветно. На 1 септември 1859 година, Ричард Карингтон, додека ги набљудувал сончевите дамки, видел дамки од сè посилна светлина во група сончеви дамки, кои потоа се затемниле и се движеле низ таа област за неколку минути. Овој настан, исто така пријавен од Р. Хоџсон, е опис на сончев одблесок. Широко гледаното целосно затемнување на Сонцето на 18 јули 1860 година резултирало со многу цртежи, прикажувајќи аномална особина што одговара со современите набљудувања на исфрлање коронска маса.
За многу векови, земните ефекти на сончевата варијација биле забележувани, но не биле разбирани. На пример, приказите на поларната светлина одамна биле забележувани на големи географски широчини, но не биле поврзувани со Сонцето.
Во 1724 година, Џорџ Греам објавил дека иглата на магнетниот компас редовно се отклонувала од магнетниот север во текот на секој ден. Овој ефект на крајот бил припишан на надземните електрични струи што течат во јоносферата и магнетосферата од Балфур Стјуарт во 1882 година, а потврден од Артур Шустер во 1889 година од анализата на податоците од магнетното набљудување.
Во 1852 година, астрономот и британскиот генерал-мајор Едвард Сејбин покажал дека веројатноста за појава на магнетни бури на Земјата е во корелација со бројот на сончевите дамки, со што е демонстрирана нова сончево-земјино заемодејство. Во 1859 година, голема магнетна бура предизвика брилијантни аурални прикази и ги наруши светските телеграфски операции. Ричард Карингтон правилно ја поврзал бурата со сончев блесок што го забележал претходниот ден во близина на голема група сончеви дамки - со што покажа дека посебни сончеви настани можат да влијаат на Земјата.
Кристијан Биркеланд ја објаснил физиката на поларната светлина со создавање вештачка поларна светлина во неговата лабораторија и го предвидел сончевиот ветер.
5 20 век
5.1 Набљудувачници
На почетокот на 20 век, интересот за астрофизиката бил зголемен во Соединетите Држави и биле изградени повеќе набљудувачници. Сончеви телескопи (а со тоа и сончеви набљудувачници) биле поставени во набљудувачницата „Планина Вилсон“ во Калифорнија во 1904 година, и во 1930-тите во набљудувачницата „Мекмат-Хулберт“. Интересот порасна и во другите делови на светот, со основањето на Кодајканалската сончева набљудувачница во Индија на почетокот на векот, Ајнштајнтурм во Германија во 1924 година, и телескопот „Сончева кула“ во Националната набљудувачница на Јапонија во 1930 година.
Околу 1900 година, истражувачите почнале да ги истражуваат врските помеѓу сончевите варијации и времето на Земјата. Смитсоновата астрофизичка набљудувачница (САН) му доделила на Абот и неговиот тим да забележуваат промени во зрачењето на Сонцето. Тие започнале со измислување инструменти за мерење на сончевото зрачење. Подоцна, кога Абот бил шеф на САН, тие основале сончева станица во Калама, Чиле за да ги надополнат податоците од Набљудувачницата „Планина Вилсон“. Тој открил 27 хармонични периоди во 273-месечните сончеви (Хејлови) циклуси, вклучувајќи 7, 13 и 39-месечни обрасци. Тој барал врски со времето со средства како што се совпаѓање на спротивставените сончеви трендови во текот на еден месец со спротивставените трендови на градски температури и врнежи. Со доаѓањето на дендрохронологијата, научниците како Глок се обиделе да ги поврзат варијациите во растот на дрвјата со периодични сончеви варијации и да заклучат долгорочна секуларна променливост во сончевата константа од слични варијации во хронологиите од милениумски размери.
5.2 Коронограф
До 1930-тите, бил постигнат мал напредок во разбирањето на короната на Сонцето, бидејќи можела да биде видена само за време на ретки целосно затемнувања на Сонцето. Пронаоѓањето на коронографот во 1931 година, од страна на Бернар Лио, што претставува телескоп со додаток за блокирање на директната светлина на сончевиот диск, и овозможило короната да биде проучувано на полна дневна светлина.
5.3 Спектрохелиограф
Астрономot Џорџ Елери Хејл од Соединетите Држави, како студент на МИТ, го измислил спектрохелиографот, со кој го открил сончевиот вител. Во 1908 година, Хејл користел прилагоден спектрохелиограф за да покаже дека спектрите на водород го покажуваат Земановиот ефект секогаш кога областа на гледање поминува над сончевата дамка на сончевиот диск. Ова бил првиот показател дека сончевите дамки во основа биле магнетни феномени, кои се појавувале во парови со спротивен поларитет. Последователната работа на Хејл покажала силно тежнеење за усогласување исток-запад на магнетните поларитети во сончевите дамки, со огледална симетрија низ сончевиот екватор; и дека магнетниот поларитет за сончевите дамки во секоја хемисфера ја смени ориентацијата од еден сончев циклус до следниот. Ова систематско својство на магнетните полиња на сончевите дамки сега најчесто е нарекувано Хејл-Николсонов закон, или во многу случаи едноставно како Хејлови закони.
5.4 Сончеви радио изблици
Воведувањето на радио открило периоди на крајна статика или бучава. Тешкото заглавување на радарот за време на голем сончев настан во 1942 година довело до откривање на сончеви радион изблици.
5.5 Сателити
Многу сателити во орбитата на Земјата или во хелиосферата имаат распоредено сончеви телескопи и инструменти од различни видови за мерења на лице место, на честички и полиња. Скајлаб, значајна голема градба за набљудување на Сонцето, била развиена со поттик на кампањата за Меѓународната геофизичка година и работните тела при НАСА. Други вселенски летала, во нецелосен список, ги вклучиле низите на Орбитирачката сончева набљудувачница, Мисијата за сончевиот максимум, Јохкох, Сончевата и хелиосферна набљудувачница, Истражувачот за напреден состав, Преодноподрачниот и коронски истражувач и Набљудувачницата за сончева динамика меѓу многу други; уште други вселенски летала (како MESSENGER, Фермиевиот вселенски телескоп за гама-зраци и телескопот Јадрена спектроскопска телескопска низа) придонеле за мерења на Сонцето со поединечни инструменти.
Модулацијата на сончевото болометриско зрачење од магнетно активните подрачја и посуптилните ефекти, биле потврдени со сателитски мерења на вкупната сончева озраченост (ВСО) со опитот ACRIM1 на Мисијата „Сончев максимум“ (лансирана во 1980 година). Модулациите подоцна биле потврдени во резултатите од опитот ЕРБ лансиран на сателитот Нимбус 7 во 1978 година. Сателитското набљудување било продолжено со ACRIM-3 и други сателити.
5.6 Посредни мерки
Директните мерења на озраченоста биле достапни во текот на последните три циклуси и се составен од повеќе сателити за набљудување. Сепак, корелацијата помеѓу мерењата на озраченоста и другите посредници на сончевата активност го прави разумно да биде проценета сончевата активност за претходните циклуси. Најважен меѓу овие посредници е записот за набљудување на сончевите дамки што е запишан од ~ 1610 година. Сончевите радио емисии на 10,7 цм бранова должина обезбедува уште еден посредник што може да биде мерен од земјата, бидејќи атмосферата е проѕирна за таквото зрачење.
Други посреднички податоци - како што е изобилството на космогени изотопи - биле користени за да биде заклучевата сончевата магнетна активност, а со тоа и веројатната осветленост, во текот на неколку милениуми.
Тврдена дека вкупната сончева озраченост варира на начини кои не се предвидени со промените на сончевите дамки или радио емисиите. Овие поместувања може да се резултат на неточна калибрација на сателитот. Може да постои долгорочен тренд во сончевата озраченост.
5.7 Други случувања
Сонцето било, до 1990-тите, единствената ѕвезда чија површина била разрешена. Други главни достигнувања вклучуваат разбирање на:* Јамки кои емитуваат рендгенски зраци
* Корона и сончев ветер
* Варијација на сончевата светлина со нивото на активност и потврдување на овој ефект кај други ѕвезди од сончевиот тип
* Интензивната фибрилна состојба на магнетните полиња на видливата површина на ѕвезда како сонцето
* Присуството на магнетни полиња од 0,5 × 10<sup>5</sup> до 1 × 10<sup>5</sup> гауси во основата на проводната зона, веројатно во некоја фибрилен облик, заклучено од динамиката на растечките снопови на азимутен флукс.
* Ниско ниво на емисија на електронски неутрина од јадрото на Сонцето.
6 21 век
Најмоќниот блесок забележан со сателитска инструментација започнал на 4 ноември 2003 година во 19:29 часот, UTC и заситени инструменти во траење од 11 минути. Подрачјето 486 е проценувано дека создало флукс на рендгенски зраци од X28. Холографските и видливите набљудувања укажуваат на продолжување на значителната активност на далечната страна на Сонцето.
Мерењата на сончевите дамки и инфрацрвените спектрални линии направени во вториот дел од првата деценија на 2000-тите, наведувале дека активноста на сончевите дамки можеби повторно исчезнува, што веројатно ќе доведе до нов минимум. Од 2007 до 2009 година, нивото на сончевите дамки бил далеку под просекот. Во 2008 година, Сонцето било без дамки 73 проценти од времето, крајно дури и за сончев минимум. Само 1913 година било поизразено, без сончеви дамки во 85 проценти од таа година. Сонцето продолжи да венее до средината на декември 2009 година, кога се појавила најголемата група сончеви дамки што се појавиле неколку години. Дури и тогаш, нивоата на сончевите дамки останале далеку под оние од последните циклуси.
Во 2006 година, НАСА предвидела дека следниот максимум на сончеви дамки ќе достигне помеѓу 150 и 200 околу 2011 година (30-50% посилен од циклусот 23), проследен со слаб максимум околу 2022 година. Наместо тоа, циклусот на сончевите дамки во 2010 година сè уште бил на минимум, кога требал да биде блиску до својот максимум, покажувајќи ја својата необична слабост.
Минимумот на 24-от циклус се случил околу декември 2008 година, а следниот максимум бил предвидено да достигне број на сончеви дамки од 90 околу мај 2013 година. Месечниот просечен број на сончеви дамки на северната сончева полутопка го достигнала својот врв во ноември 2011 година, додека јужната хемисфера се чини дека го достигнала врвот во февруари 2014 година, достигнувајќи максимална месечна средна вредност од 102. Следните месеци се намалиле на околу 70 (јуни 2014). Во октомври 2014 година, сончевата дамка AR 12192 станала најголемата забележана, соглсно почнувајќи од 1990 година. Блесокот што избувнал од оваа сончева дамка бил класифициран како сончева бура од класа X3.1.
Независните научници на Националната сончева набљудувачница (НСН) и Истражувачката лабораторија при Воздухопловните сили (ИЛВС), од Соединетите Држави, предвиделе во 2011 година дека циклусот 25 ќе биде значително намален или можеби нема да се случи воопшто.