Badanie prędkości rotacji Słońca.

Tomasz Mrozek, Urszula Bąk-Stęślicka, Marek Stęślicki, Michał Greń, Eryk Hoyenski, Daniel Jałowski, Bartosz Kaczmarek, Ewelina Kolenda, Jacek Lesicki, Konrad Majdak, Marcin Malinowski, Oliwia Mianowska, Tamara Nowak, Bartłomiej Olczak, Anna Pisarek, Michał Rataj, Maciej Stelmach, Szymon Sycz, Sławomir Wasik, Katarzyna Żuk, Joanna Bolczak, Mateusz Ciesielski, Konrad Zalewski, Gosia Sowa, Michał Grela, Michał Drewka, Jacek Hońdo, Janusz Wierzbowski, Kamil Ziółkowski, Nicole Matalińska, Wojtek Krosnowski, Justyna Telejko, Ola Podwapińska, Adrianna Kruk, Joanna Papińska, Anita Macińska, Paulina Truszko, Tomasz Klasło, Marcin Budnik, Łukasz Owsiany, Maciej Semeniuk, Mateusz Kaufhold, Daniel Łapawiec, Monika Lewkot, Katarzyna Piotrowska, Anna Marchewka, Karolina Frączak, Paulina Zawadzka, Kasia Woźniak, Justyna Hońdo, Paweł Lorenc, Kuba Jędrzejczak, Przemek Jaworski, Kuba Hącel, Jacek Kaczorowski, Daniel Kogut, Damian Burzyński, Mateusz Piecyk, Michał Janson, Przemysław Nowak, Daniel Turski, Krzysztof Skowron, Ola Łata, Klaudia Gaczoł, Ala Szwilling, Grzesiek Lebedowicz, Monika Michalska, Odgerel Bold, Paulina Urbańczyk, Jakub Ryś, Bartosz Mioduszewski, Anita Rachwalska, Agata Kownacka, Jędrzej Jaskólski, Aleksander Pietrus-Rajman, Hubert Trawiński, Michał Ogrodowicz, Radosałw Klajn, Bartłomiej Sikora, Marcin Loryś, Łukasz Gaudyn, Adrian Tatarek, Damian Domaszewski, Bartek Antoniszyn, Magdalena Milczarek, Hanna Wiciak, Gabriela Panek, Katarzyna Przybyła, Joanna Zajączkowska, Klaudia Wierzbicka, Rafał Jóźwik, Łukasz Ornat, Olga Jędrzejowska, Patrycja Nikodem, Magda Makuch, Kasia Malinowska, Michał Oleksy, Bartek Kuszczak, Jakub Szrajber, Paweł Ulewski, Klaudia Bogdanik, Natalia Cymer, Ewa Mikos, Nina Rosół, Konrad Matkowski, Wojciech Woźnik, Artur Rutkowski, Artur Zarych, Gabriela Fankanowska, Mateusz Papiór, Szymon Zajdel, Bartek Paszkiewicz, Mateusz Obremski, Piotr Kruczek, Grzegorz Klepacz, Kuba Piechota, Darek Tarnowski, Kuba Torończuk, Kamila Werka, Izabela Masiul, Roma Jerzycka, Renata Figura, Weronika Obiedzińska, Marcin Filipowicz, Marcin Józefczyk, Piotr Nowak, Damian Rudnik, Damian Bil, Krzysztof Szaro, Dawid Hanejko, Wojciech Popławski, Katarzyna Kowal, Przemek Prokopowicz, Monika Sikora, Urszula Wojt, Agnieszka Ankiewicz, Anna Bożek, Adam Bilewicz, Piotr Dzik, Damian Gierałtowski, Bartek Janczura, Moniak Szwarc, Ewa Tomczak, Gaweł Konefeld, Mateusz Ambroszko, Rafał Tułaza, Maksymilian Szeptycki, Ada Staszkiewicz, Anna Królik, Joanna Gudyma, Joanna Tyczyńska, Anna Gosiewska, Anna Maria Zielonka, Michał Piegzik, Andrzej Popłoński, Kasia Mieczkowska, Anna Lamperska, Michalina Pacholska, Marta Łysak, Karolina Matecka, Martyna Maciejewska, Asia Kudzbalska, Ola Hamara.

1. Wstęp

Od najdawniejszych czasów ludzie obserwowali ruch sfery niebieskiej, planet i innych obiektów widocznych na niebie. Już starożytni Grecy dopuszczali możliwość ruchu obiektów niebieskich wokół własnej osi. Pitagorejczyk Ekfantos jako pierwszy próbował opisać obserwowany ruch sfery niebieskiej za pomocą ruchu Ziemii dookoła własnej osi. Jednak większość starożytnych astronomów zakładała, że we Wszechświecie możliwy jest ruch tylko wokół jego centrum - Ziemi. Poza tym uważano, że powierzchnia Słońca jest doskonale gładka. Jednak w tym samym czasie chińscy astronomowie zauważyli, że na Słońcu pojawiają się ciemne obszary. Były to najprawdopodobniej pierwsze obserwacje plam słonecznych wykonane przez ludzi. Przez następnych kilkanaście stuleci pojawiały się pojedyncze doniesienia na temat plam na Słońcu, jednak były one zazwyczaj tłumaczone jako przejścia Wenus i Merkurego przed tarczą słoneczną.

Musiało minąć kilkanaście stuleci aby ludzie na nowo odkryli plamy na Słońcu. Udało się to dzięki skonstruowaniu lunety. Trudno jest wskazać jedną osobę, której można przypisać ten wynalazek. Wiemy, że soczewki, były już znane w XIII wieku. Istnieją pewne przesłanki wskazujące, na to że instrumenty złożone z dwóch soczewek były konstruowane na przełomie XVI i XVII wieku. Pierszą osobą pojawiającą się w źródłach historycznych jako konstruktor lunety jest Jan Lippershey. Natomiast osobą, która jako pierwsza zastosowała nowy wynalazek w obserwacjach astronomicznych był Galileusz.

Luneta pozwoliła na nowo odkryć plamy słoneczne. Tu znów jest problem związany z nawiskiem odkrywcy. Faktem jest, że informację o obserwacjach plam na Słońcu jako pierwszy opublikował Johannes Fabricius. Galileusz prowadził systematyczne obserwacje plam wykorzystując metodę projekcyjną polegającą na rzutowaniu obrazu Słońca na kartę białego papieru. Wynalezienie tej metody przypisuje się uczniowi Galileusza, mnichowi Benedetto Castelli. Galileusz odkrył, że plamy zmieniają swoje położenie tak jakby były "przyczepione" do powierzchni Słońca. Ich systematyczne, długie obserwacje pozwoliły określić okres obrotu Słońca dookoła własnej osi. Udało się także stwierdzić, że Słońce rotuje szybciej w okolicach równika podczas gdy obszary okołobiegunowe Słońca potrzebują na jeden obrót kilku dni więcej.

W niniejszej pracy chcieliśmy powtórzyć wyznaczenia prędkości rotacji Słońca jakich dokonali astronomowie na początku XVII wieku. W następnych rozdziałach przedstawiony zostanie instrument za pomocą którego uzyskane zostały obrazy Słońca, metoda wyznaczania prędkości rotacji oraz opis uzyskanych wyników.

2. Instrument obserwacyjny

Ze względu na ograniczone ramy czasowe warsztatów nie wykonywaliśmy obserwacji samodzielnie. Potrzebowalibyśmy na to co najmniej kilku dni. Poza tym w czasie kiedy odbywały się warsztaty na Słońcu nie było żadnej dużej grupy plam. Ze względu na łatwy dostęp wybraliśmy obserwacje wykonane za pomocą Michelson Doppler Imager, MDI (Scherrer i in. 1995), który jest umieszczony na satelicie Solar and Heliospheric Observatory, SOHO (Domingo i in. 1995). Spośród kilku dostępnych trybów w jakich MDI prowadzi obserwacje wybralismy ten, który pozwala uzyskać obrazy podobne do tych jakie widzielibyśmy nieuzbrojonym okiem.

3. Metoda

Na rys. 1 przedstawiony jest typowy przykład obrazu uzyskanego za pomocą instrumentu MDI. Widoczne są wyraźnie trzy duże grupy plam.

Aby prześledzić drogę plamy na tle widocznej tarczy Słońca potrzebne są obrazy uzyskane na przestrzeni kilkunastu dni. Wybrane zostały 24 okresy, w których na Słońcu obserwowane były duże, pojedyncze plamy. Istotnym kryterium wyboru był warunek aby plama nie zmieniała w istotny sposób swojego kształtu podczas wędrówki od wschodniego do zachodniego brzegu tarczy słonecznej.

20-jun-1996 - 01-jul-1996
24-aug-1996 - 03-sep-1996
11-dec-1996 - 23-dec-1996
05-may-1997 - 16-may-1997
11-aug-1997 - 22-aug-1997
26-nov-1997 - 08-dec-1997
24-dec-1997 - 04-jan-1998
22-jan-1998 - 03-feb-1998
22-mar-1998 - 03-apr-1998
25-apr-1998 - 07-may-1998
02-jun-1998 - 14-jun-1998
12-jun-1998 - 24-jun-1998
09-nov-1998 - 22-nov-1998
08-feb-1999 - 21-feb-1999
22-mar-1999 - 02-apr-1999
13-aug-1999 - 26-aug-1999
01-oct-1999 - 14-oct-1999
03-dec-1999 - 15-dec-1999
17-dec-1999 - 29-dec-1999
06-feb-2000 - 18-feb-2000
19-feb-2000 - 01-mar-2000
24-may-2000 - 06-jun-2000
22-jun-2000 - 04-jul-2000
18-jan-2002 - 30-jan-2002

Podziękowania

W pierwszym rzędzie chcielibyśmy podziękować serdecznie opiekunom, którzy towarzyszyli przybyłym klasom i brali czynny udział w opisanym doświadczeniu. Są to: Mirosław Sęga, Teresa Wrona, Elżbieta Wojciechowska, Iwona Kondracka, Marta Kubiak, Katarzyna Dobosz, Romana Woźnik. Dziękujemy pani Zofii Stawickiej, dyrektor Gimnazjum nr 1 we Wrocławiu, za możliwość przeprowadzenia warsztatów i doskonałą organizację całego przedsięwzięcia.