Rätsel um Sonnenflecken mit 400 Jahre alter Zeichnung gelöst

Anfang des 17. Jahrhunderts hat der deutsche Astronom Johannes Kepler Zeichnungen von Sonnenflecken angefertigt. Mit einer Camera Obscura, quasi einem Loch in einer Wand, projizierte er ein Bild der Sonne auf ein Blatt Papier und zeichnete die Umrisse der Sonne und ihrer Flecken nach. 

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Forscherinnen und Forscher der Universität Nagoya haben diese Zeichnungen mit moderner Technik analysiert. Ihrer Untersuchung zufolge müssen bisherige Annahmen zu solaren Zyklen dadurch verworfen werden.

Flecken auf der Sonne statt vorbeifliegender Merkur

Im Mai 1607 zeichnete Kepler Flecken auf der Sonne auf, die er für den Transit des Planeten Merkur - also dessen Vorbeifliegen vor der Sonne - hielt. Wie sich später herausstellte, sah Kepler eine Ansammlung von Sonnenflecken. Sie deuten aufgrund ihrer Größe und Lage auf der Sonne darauf hin, dass sich die Sonne in diesem Jahr am Ende eines Zyklus befand. Dadurch kann der Übergang zwischen 2 Solarzyklusintervallen (-14 und -13) nun auf die Jahre 1607 bis 1610 eingegrenzt werden.

Sonnenzyklen sind Phasen unterschiedlich starker Sonnenaktivität. Sie drücken sich in Veränderungen des Magnetfeldes aus, die wiederum als Sonnenflecken sichtbar werden. Sonnenflecken sind Regionen auf der Sonne, die weniger hell als die restliche Sternenoberfläche erscheinen.

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Unklarheit bei Zykluslängen scheint gelöst

Die möglichst exakte Eingrenzung der Sonnenzyklen ist wegen des Maunder-Minimums wichtig. Das war eine Periode mit stark verringerter Sonnenfleckenaktivität zwischen 1645 und 1715. Bisher ging man in der Sonnenforschung davon aus, dass dieser Phase unregelmäßige Zyklen vorausgingen. Anfang des 17. Jahrhunderts hätte es demzufolge einen sehr kurzen Zyklus geben müssen, gefolgt von einem übermäßig langen. Der Zyklus -14 wurde von damaligen Astronomen, u. a. Galileo Galilei, mit Teleskopen erfasst, allerdings nicht von Anfang an.

Wann genau der Übergang zwischen den Zyklen -14 und -13 stattfand, dazu hatte man bisher nur irreführende Angaben. Hauptquelle war die Analyse von Baumringen. Gefällte alte Bäume lieferten widersprüchliche Angaben zu den Zykluslängen. Keplers Zeichnungen könnten nun den Ausschlag hin zu der Erklärung geben, dass die Sonnenzyklen eigentlich völlig regulär abliefen und nicht verkürzt oder verlängert waren.

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Zeichnungen sind auch 400 Jahre später noch hilfreich

Keplers Aufzeichnungen wurden nicht mit einem Teleskop gemacht. "Deswegen wurden sie bisher nur im Kontext der Wissenschaftsgeschichte behandelt und nicht für quantitative Analysen der Solarzyklen im 17. Jahrhundert verwendet", sagt Studienleiter Hisashi Hayakawa. Das sei aber ein Fehler gewesen.

"Das ist die älteste Aufzeichnung von Sonnenflecken, die jemals mit einer instrumentellen Beobachtung und einer Projektion gemacht wurden. Seine Zeichnungen sind Zeugnis seines wissenschaftlichen Scharfsinns angesichts technischer Einschränkungen." Dass ihre Aufzeichnungen auch Jahrhunderte nach ihrem Ableben nützlich sein könnten, hätten Kepler und andere Forscher aus dieser Zeit wahrscheinlich nicht geglaubt.