Analyses on Wassenius' Report for Total Solar Eclipse in 1733: Quantifications of the Solar Radius and the Earliest Reported Prominences

Deze studie analyseert het verslag van Wassenius over de totale zonsverduistering van 1733, waarbij de zonnestraling wordt gekwantificeerd en de waargenomen prominenties worden gebruikt om de zonnecyclus en de aanwezigheid van een polariteit-inversielijn in die periode te duiden.

De kern

De Zon als een 'Oude Foto': Wat een brief uit 1733 ons leert over de ster waar we op leven

Stel je voor dat de zon een gigantische, gloeiende machine is die constant verandert. We proberen die machine al eeuwenlang te begrijpen, maar we hebben geen video-opnames van vroeger. We hebben alleen oude, handgeschreven dagboeken van astronomen die met houten telescopen naar de hemel staarden.

In dit nieuwe onderzoek hebben wetenschappers een "tijdcapsule" geopend: een onbekend manuscript van een Zweedse man genaamd Birger Wassenius uit het jaar 1733.

1. De 'Grootte-check': Is de zon gekrompen?

De eerste grote vraag van de onderzoekers was: hoe groot was de zon toen?

De analogie: Denk aan een ballon die je langzaam leeg laat lopen. Is de zon door de eeuwen heen een heel klein beetje kleiner geworden?
Door de details in het verslag van Wassenius (zoals hoe lang de totale zonsverduistering precies duurde) heel nauwkeurig te berekenen, ontdekten de wetenschappers dat de zon in 1733 een fractie groter leek te zijn dan de zon die we vandaag de dag meten. Het is alsof je een oude foto van een kind ziet en beseft: "Hé, die persoon was toen net iets breder dan nu." Het bevestigt dat de zon niet statisch is, maar een soort 'ademt' over honderden jaren.

2. De 'Zonnewolken': De eerste getuigen

Wassenius was de allereerste die beschreef wat we nu prominenties noemen. Dit zijn enorme boogvormige structuren van gloeiend gas die uit de zon schieten, als enorme vlammen uit een kampvuur.

De analogie: Stel je een kampvuur voor in de nacht. De vlammen die omhoog schieten, zijn de prominenties. Wassenius tekende deze "vlammen" in zijn dagboek.

Wat de wetenschappers echt fascineerde, was waar hij ze zag. Hij zag ze heel hoog boven de 'poolgebieden' van de zon. Dit is een enorme verrassing!

3. De 'Kosmische Verwarring': Een puzzel met de zonnevlekken

Normaal gesproken volgen de activiteiten van de zon een vast ritme, een soort dans. Wanneer de zon "rustig" is (een zonne-minimum), zijn er weinig vlekken en zie je die vlammen niet bij de polen. De gegevens uit die tijd suggereerden dat 1733 een heel rustig jaar was.

De analogie: Het is alsovergelijkbaar met een orkest dat in een heel rustig, zacht stuk speelt (het zonne-minimum), maar waarbij er plotseling één trompetist een keiharde, spectaculaire solo begint te spelen op een plek waar je het totaal niet verwacht.

Die "solo" van de zon (de vlammen bij de polen) suggereert dat de zon in 1733 misschien niet zo rustig was als we dachten, of dat de zonnewind op een heel andere manier werkte. Het is alsof de zon een geheime handeling verrichtte die niet in de officiële "draaiboeken" van de zonnecyclus staat.

Waarom is dit belangrijk?

Je vraagt je misschien af: "Wat heb ik aan een brief uit 1733?"

Nou, de zon bepaalt ons weer, onze satellieten en onze technologie. Door de "oude dagboeken" van mensen als Wassenius te ontcijferen, leren we de lange-termijn patronen van de zon begrijpen. Het helpt ons om de 'hartslag' van onze ster beter te voorspellen. Wassenius was niet zomaar een man met een telescoop; hij was een onbewuste getuige van de geschiedenis van ons zonnestelsel.

Technische samenvatting

Technische Samenvatting: Analyse van het Wassenius-rapport over de totale zonsverduistering van 1733

Probleemstelling

De studie richt zich op het herinterpreteren en kwantificeren van historische observaties van de totale zonsverduistering (TSE) van 13 mei 1733 (volgens de gregoriaanse kalender), gerapporteerd door Birger Wassenius. Historische gegevens uit de 18e eeuw zijn schaars en vormen een "breuklijn" in de reconstructie van zonnecycli en zonnevlekgetallen. Er is een gebrek aan data over de latitudinale verdeling van prominenzen in die periode. Bovendien is er wetenschappelijke discussie over de variabiliteit van de zonnestraling ($R_\odot$) over de eeuwen heen.

Methodologie

De onderzoekers combineerden historische bronnenanalyse met moderne astronomische computationele methoden:

1. Archiefonderzoek: Er werd een vertaling en analyse uitgevoerd van het ongepubliceerde manuscript van Wassenius (MS Wassenius), dat bewaard wordt in de archieven van de Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen. Dit manuscript bevat schetsen van prominenzen die nooit eerder wetenschappelijk waren geanalyseerd.
2. Locatie- en tijdreconstructie: De observatieplaats werd geïdentificeerd als Skansen Kronan in Göteborg. De lokale tijd en duur van de totaliteit werden berekend met behulp van de Sôma-methode, gebruikmakend van de NASA JPL DE 441 ephemeriden en moderne $\Delta T$-correcties.
3. Bepaling van de zonnestraling ($R_\odot$): Door de gerapporteerde duur van de totaliteit (128 seconden) te vergelijken met de maan-topografie (gebaseerd op KAGUYA-missiedata) en de beweging van de maan-limb, werd de zonnestraling berekend.
4. Heliografische coördinaten: De posities van de prominenzen in de schetsen van Wassenius werden omgezet naar heliografische breedtegraden door de zonneoriëntatie (inclusief de rotatieas-inclinatie) tijdens de verduistering te berekenen.

Belangrijkste Resultaten

• Zonnestraling ($R_\odot$): De berekende zonnestraling bedroeg $696250 \pm 170$ km (absoluut) en $959,99 \pm 0,24''$ (schijnbaar). Dit is groter dan de moderne helioseismische standaard ($695780$ km), maar consistent met metingen uit 1715. Dit ondersteunt de hypothese van een langetermijnvariabiliteit van de zonnestraling op eeuwenbasis.
• Prominensen en Zonnecyclus: Wassenius rapporteerde drie prominenzen op de volgende heliografische breedtegraden: $+23,5 \pm 22,5^\circ$, $+66,5 \pm 22,5^\circ$ en $-68,5 \pm 22,5^\circ$.
  • De aanwezigheid van prominenzen op zulke hoge breedtegraden staat in contrast met de zonnevlek-diagrammen van 1725–1750, die wijzen op een zonneminimum in 1733.
  • Indien deze prominenzen worden geclassificeerd als 'polar rush' prominenzen, zou dit betekenen dat de zonnecyclus zich al in een stijgende fase bevond, wat de datering van het zonneminimum zou verschuiven naar vóór mei 1733.
• Structurele observaties: De beschrijving van Wassenius over de "substructuur" van prominenzen (roodachtige wolkenkegels met donkere strepen) suggereert dat hij mogelijk de eerste was die de kolomvormige structuren van rustige prominenzen beschreef.

Betekenis van het onderzoek

Dit onderzoek is van groot belang voor de heliofysica en de astronomische geschiedenis. Het vult een cruciaal chronologisch gat in de gegevens over de zonnestraling tussen 1715 en de moderne tijd. Daarnaast biedt het nieuwe inzichten in de dynamiek van de zonnecyclus in de 18e eeuw door de latitudinale verdeling van prominenzen te koppelen aan de zonneactiviteit. De studie toont aan dat nauwkeurige analyse van historische manuscripten met behulp van moderne computermodellen waardevolle data kan opleveren voor het begrijpen van de langetermijnvariabiliteit van de zon.