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Mínimo de Maunder

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O mínimo de Maunder em uma história de 400 anos de observação de números de manchas solares.

O mínimo de Maunder é o nome dado ao período de 1645 a 1715, quando as manchas solares desapareceram da superfície do Sol, tal como observado pelos astrónomos da época. Recebeu este nome em homenagem ao astrónomo solar E.W. Maunder, que descobriu a ausência de manchas solares durante esse período ao estudar os registos desses anos. Durante um período de 30 anos dentro do Mínimo de Maunder, os astrónomos observaram aproximadamente 50 manchas solares, enquanto seria típico observar entre 40.000 e 50.000 manchas.[1]

Assim como o Mínimo de Dalton e o Mínimo de Spörer, o Mínimo de Maunder coincidiu com um período de temperaturas abaixo da média em toda a Europa. O Mínimo de Maunder foi observado pela primeira vez por Gustav Spörer em publicações de 1887 e 1889, trabalho que foi transmitido à Royal Astronomical Society em Londres e posteriormente expandido pelos astrónomos solares Edward Walter Maunder (1851-1928) e pela sua esposa Annie Russell Maunder (1868-1947), que também estudaram a forma como as latitudes das manchas solares se alteravam com o tempo. Dois artigos foram publicados em nome de Edward Maunder em 1890[2] e 1894,[3] e citou os dois artigos anteriores escritos por Gustav Spörer.[4][5] Como Annie Maunder não tinha um diploma universitário, as restrições na altura fizeram com que o seu contributo não fosse reconhecido publicamente..[6] O termo Mínimo de Maunder foi popularizado por John A. Eddy,[7] que publicou um artigo histórico na Science em 1976.[8]

Observações de manchas solares

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O Mínimo de Maunder ocorreu entre 1645 e 1715, quando pouquíssimas manchas solares foram observadas.[9] Isso não se deveu à falta de observações, pois durante o século XVII, Giovanni Domenico Cassini realizou um programa sistemático de observações solares no Observatório de Paris, graças aos astrônomos Jean Picard e Philippe de La Hire. Johannes Hevelius também realizou observações por conta própria. Aqui está o total de manchas solares registradas, por exemplo, nos anos decenais (omitindo os números de Wolf):[9]

AnoManchas solares
16109
16206
16309
16400
16503
1660Algumas manchas solares (< 20) relatadas por Jan Heweliusz em Machina Coelestis
16700
16801 mancha solar enorme observada por Giovanni Domenico Cassini

Durante o Mínimo de Maunder, manchas solares suficientes foram avistadas para que ciclos de 11 anos pudessem ser determinados a partir da contagem. Os máximos ocorreram em 1676–1677, 1684, 1695, 1705 e 1718. A atividade das manchas solares estava então concentrada no hemisfério sul do Sol, exceto no último ciclo, quando as manchas apareceram no hemisfério norte. De acordo com a Lei de Spörer, as manchas aparecem em latitudes elevadas no início de um ciclo, movendo-se posteriormente para latitudes mais baixas até atingirem uma média de cerca de 15° de latitude no máximo solar. A média continua então a derivar para baixo, para cerca de 7°, e depois disso, enquanto as manchas do ciclo antigo desaparecem, novas manchas do ciclo começam a aparecer novamente em latitudes elevadas. A visibilidade dessas manchas também é afetada pela velocidade da rotação da superfície do Sol em várias latitudes:

Latitude solarPeríodo de rotação
(dias)
0°24,7
35°26,7
40°28,0
75°33,0

A visibilidade é um pouco afetada pelas observações serem feitas a partir da eclíptica. A eclíptica está inclinada 7° em relação ao plano do equador do Sol (latitude 0°).

Eclipses durante o Mínimo de Maunder

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Em seu artigo altamente influente,[8] John A. Eddy discutiu os eclipses solares durante o Mínimo de Maunder. A partir de relatos textuais de testemunhas oculares dos eventos em 1652, 1706 e 1715, ele concluiu que a coroa solar era fraca em intensidade e sem estrutura durante o Mínimo de Maunder. No entanto, nenhuma evidência gráfica desses eventos estava disponível para ele. Algumas representações desses eventos estavam disponíveis em cartuns políticos e em moedas e medalhas, mas estas, quase certamente, não foram desenhadas por observadores que tivessem realmente testemunhado os eventos. Houve duas gravuras feitas por testemunhas do evento de 1706, mas foram produzidas por razões comerciais e não por astrônomos treinados. Então, em 2012, Markus Heinz, da Biblioteca Estadual de Berlim, descobriu duas pinturas do eclipse de 1706 que se sabia terem existido, mas que eram consideradas perdidas. Elas foram pintadas por uma astrônoma e observadora treinada e habilidosa, Maria Clara Eimmart, filha do diretor de um observatório instalado em um bastião das muralhas do Castelo de Nuremberga.

As pinturas estavam em excelente acordo com a descrição textual detalhada do evento feita por Johann Philipp Wurzelbau (também em Nuremberga) e pelo matemático e cartógrafo francês Jean de Clapiès e pelo astrônomo François de Plantade, que observaram o mesmo evento da Torre Babote em Montpellier.[10] Isso confirmou a conclusão de Eddy sobre uma coroa fraca e sem estrutura durante o Mínimo de Maunder e concordou com simulações da coroa F sem estrutura, sem detecção da coroa K que é organizada pelo campo magnético, conforme modelado para baixo fluxo magnético coronal.[11] Uma discussão completa dessas observações da coroa do Mínimo de Maunder e de como a coroa K havia retornado parcialmente na época do evento de 1715 é fornecida por Hayakawa et al. (2020).[10]

Pequena Era Glacial

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O Mínimo de Maunder coincidiu com meados - e mais fria parte - da Pequena Era Glacial, durante a qual a Europa e América do Norte estavam sujeitas a invernos muito mais rigorosos que o normal. Uma conexão de causa-e-efeito entre baixa atividade de manchas solares e invernos rigorosos fora estabelecida usando dados da sonda Solar Radiation and Climate Experiment da NASA, que mostrou que a emissão em ultravioleta do Sol é mais variável ao longo do ciclo solar do que era previamente aceito, e um grupo de cientistas britânicos publicou um artigo no periódico "Nature Geoscience" que liga estas variações a impactos climáticos terrestres na forma de invernos mais brandos em alguns lugares e mais frios em outros.[12] O inverno de 1708 a 1709, coincidente com a contagem histórica mais baixa de manchas solares, o centro do Mínimo de Maunder, foi o inverno mais rigoroso já registrado.[13]

Outras observações

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Eventos de atividade solar registrados em radiocarbono.
Gráfico mostrando indicadores (proxies) da atividade solar, incluindo mudanças no número de manchas solares e na produção de isótopos cosmogênicos.

A atividade solar passada pode ser registrada por vários indicadores (proxies), incluindo o carbono-14 e o berílio-10.[14] Estes indicam uma atividade solar mais baixa durante o Mínimo de Maunder. A escala de mudanças que resulta na produção de carbono-14 em um ciclo é pequena (cerca de um por cento da abundância média) e pode ser levada em conta quando a datação por radiocarbono é usada para determinar a idade de artefatos arqueológicos. A interpretação dos registros de abundância dos isótopos cosmogênicos berílio-10 e carbono-14 armazenados em reservatórios terrestres, como mantos de gelo e anéis de árvores, foi grandemente auxiliada por reconstruções dos campos magnéticos solar e heliosférico baseadas em dados históricos de atividade de tempestade geomagnética, que preenchem a lacuna temporal entre o fim dos dados utilizáveis de isótopos cosmogênicos e o início dos dados modernos de naves espaciais.[15][16]

Outros mínimos históricos de manchas solares foram detectados diretamente ou pela análise de isótopos cosmogênicos; estes incluem o Mínimo de Spörer (1450–1540) e, de forma menos acentuada, o Mínimo de Dalton (1790–1820). Em um estudo de 2012, mínimos de manchas solares foram detectados pela análise de carbono-14 em sedimentos lacustres.[17] No total, parece ter havido 18 períodos de mínimos de manchas solares nos últimos 8.000 anos, e estudos indicam que o Sol atualmente passa até um quarto de seu tempo nesses mínimos.

Um artigo baseado na análise de um desenho de John Flamsteed sugere que a rotação da superfície do Sol diminuiu durante o Mínimo de Maunder profundo (1684).[18]

Durante o Mínimo de Maunder, as auroras foram observadas de forma aparentemente normal, com um ciclo regular em escala decenal.[19][20] Isso é de certa forma surpreendente, pois o mínimo de manchas solares de Dalton, posterior e menos profundo, é claramente visto na frequência de ocorrência de auroras, pelo menos em latitudes geomagnéticas mais baixas.[21] Como a latitude geomagnética é um fator importante na ocorrência de auroras (auroras em latitudes mais baixas exigem níveis mais altos de atividade solar-terrestre), torna-se importante levar em conta a migração populacional e outros fatores que podem ter influenciado o número de observadores de auroras confiáveis em uma determinada latitude magnética para as datas mais antigas.[22] Ciclos em escala decenal durante o Mínimo de Maunder também podem ser vistos nas abundâncias do isótopo cosmogênico berílio-10 (que, ao contrário do carbono-14, pode ser estudado com resolução anual),[23] mas estes parecem estar em antifase com qualquer atividade remanescente de manchas solares. Uma explicação em termos de ciclos solares na perda de fluxo magnético solar foi proposta em 2012.[24]

Os artigos fundamentais sobre o Mínimo de Maunder foram publicados em Case studies on the Spörer, Maunder and Dalton Minima.[25]

Ver também

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Referências

  1. ↑ John E. Beckman; Terence J. Mahoney (1998). The Maunder Minimum and Climate Change: Have Historical Records Aided Current Research?. Library and Information Services in Astronomy III. ASP Conference Series. 153. Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife: Astronomical Society of the Pacific Verifique o valor de |name-list-format=amp (ajuda)
  2. ↑ Maunder, E. W. (1890). «Professor Spoerer's researches on sun-spots». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 50: 251–252
  3. ↑ Maunder, E. W. (1 de agosto de 1894). «A prolonged sunspot minimum». Knowledge. 17: 173–176. Bibcode:1894KIMS...18..173M
  4. ↑ Spörer, Gustav (1887). «Über die Periodicität der Sonnenflecken seit dem Jahre 1618, vornehmlich in Bezug auf die heliographische Breite derselben, und Hinweis auf eine erhebliche Störung dieser Periodicität während eines langen Zeitraumes» [On the periodicity of sunspots since the year 1618, especially with respect to the heliographic latitude of the same, and reference to a significant disturbance of this periodicity during a long period]. Leipzig. Vierteljahrsschrift der Astronomischen Gesellschaft. 22: 323–329
  5. ↑ Spoerer, G. (fevereiro de 1889). «Sur les différences que présentent l'hémisphère nord et l'hémisphère sud du Soleil» [On the differences that the northern hemisphere and southern hemisphere of the Sun present]. Bulletin Astronomique. 6: 60–63. doi:10.3406/bastr.1889.10197
  6. ↑ Brück, Mary T. (1994). «Alice Everett and Annie Russell Maunder, torch bearing women astronomers». Irish Astronomical Journal. 21: 280–291. Bibcode:1994IrAJ...21..281B
  7. ↑ Weber, Bruce (17 de junho de 2009). «John A. Eddy, Solar Detective, Dies at 78». The New York Times. Consultado em 28 de julho de 2015
  8. 1 2 Eddy, J. A. (junho de 1976). «The Maunder Minimum» (PDF). Science. 192 (4245): 1189–1202. Bibcode:1976Sci...192.1189E. PMID 17771739. doi:10.1126/science.192.4245.1189. Cópia arquivada (PDF) em 16 de fevereiro de 2010
  9. 1 2 Usoskin; et al. (2015). «The Maunder minimum (1645–1715) was indeed a grand minimum: A reassessment of multiple datasets». Astron. Astrophys. 581: A95. Bibcode:2015A&A...581A..95U. arXiv:1507.05191Acessível livremente. doi:10.1051/0004-6361/201526652
  10. 1 2 Hayakawa H. (janeiro de 2020). «Graphical Evidence for the Solar Coronal Structure during the Maunder Minimum: Comparative Study of the Total Eclipse Drawings in 1706 and 1715». J. Space Weather and Space Climate (em inglês). 11: 1. Bibcode:2021JSWSC..11....1H. ISSN 2115-7251. doi:10.1051/swsc/2020035
  11. ↑ Riley P. (2015). «Inferring the Structure of the Solar Corona and Inner Heliosphere During the Maunder Minimum using Global Thermodynamic MHD Simulations». Astrophys. J. 802: 105. doi:10.1088/0004-637X/802/2/105
  12. ↑ Sarah Ineson, Adam A. Scaife, Jeff R. Knight, James C. Manners, Nick J. Dunstone, Lesley J. Gray & Joanna D. Haigh. «Solar forcing of winter climate variability in the Northern Hemisphere». Nature Geoscience. Consultado em 28 de dezembro de 2012
  13. ↑ Niles' Weekly Register, Volume 15, Supplement, History of the Weather
  14. ↑ Usoskin I.G. (2017). «A History of Solar Activity over Millennia». Living Reviews in Solar Physics. 14 (3). Bibcode:2017LRSP...14....3U. arXiv:0810.3972Acessível livremente. doi:10.1007/s41116-017-0006-9
  15. ↑ Lockwood M. (junho de 1999). «A doubling of the sun's coronal magnetic field during the last 100 years». Nature. 399 (6735): 437–439. Bibcode:1999Natur.399..437L. doi:10.1038/20867 Cópia em PDF Arquivado em 2011-04-30 no Wayback Machine
  16. ↑ Lockwood M. (2013). «Reconstruction and Prediction of Variations in the Open Solar Magnetic Flux and Interplanetary Conditions». Living Reviews in Solar Physics. 10 (4): 4. Bibcode:2013LRSP...10....4L. doi:10.12942/lrsp-2013-4 Cópia em PDF
  17. ↑ Celia Martin-Puertas; Katja Matthes; Achim Brauer; Raimund Muscheler; Felicitas Hansen; Christof Petrick; Ala Aldahan; Göran Possnert; Bas van Geel (2 de abril de 2012). «Regional atmospheric circulation shifts induced by a grand solar minimum». Nature Geoscience. 5 (6): 397–401. Bibcode:2012NatGe...5..397M. doi:10.1038/ngeo1460
  18. ↑ Vaquero, J. M.; Sánchez-Bajo, F.; Gallego, M. C. (2002). «A Measure of the Solar Rotation During the Maunder Minimum». Solar Physics. 207 (2): 219–222. Bibcode:2002SoPh..207..219V. doi:10.1023/A:1016262813525
  19. ↑ Schröder, Wilfried (1992). «On the existence of the 11-year cycle in solar and auroral activity before and during the Maunder Minimum». Journal of Geomagemtism and Geoelectricity. 44 (2): 119–28. Bibcode:1992JGG....44..119S. ISSN 0022-1392. doi:10.5636/jgg.44.119
  20. ↑ Legrand, JP; Le Goff, M; Mazaudier, C; Schröder, W (1992). «Solar and auroral activities during the seventeenth century». Acta Geodaetica et Geophysica Hungarica. 27 (2–4): 251–282
  21. ↑ Nevanlinna, H. (1995). «Auroral observations in Finland – Visual sightings during the 18th and 19th centuries» (PDF). Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 47 (10): 953–960. Bibcode:1995JGG....47..953N. ISSN 0022-1392. doi:10.5636/jgg.47.953. Cópia arquivada (PDF) em 10 de janeiro de 2020 Cópia em PDF
  22. ↑ Vázquez, M. (2014). «Long-term Spatial and Temporal Variations of Aurora Borealis Events in the Period 1700 – 1905». Solar Physics. 289 (5): 1843–1861. Bibcode:2014SoPh..289.1843V. ISSN 0038-0938. arXiv:1309.1502Acessível livremente. doi:10.1007/s11207-013-0413-6
  23. ↑ Beer, J. (1998). «An Active Sun Throughout the Maunder Minimum». Solar Physics. 181 (1): 237–249. Bibcode:1998SoPh..181..237B. doi:10.1023/A:1005026001784 Cópia em PDF Arquivado em 2014-08-21 no Wayback Machine
  24. ↑ Owens, M.J. (2012). «Heliospheric modulation of galactic cosmic rays during grand solar minima: Past and future variations». Geophys. Res. Lett. 39 (19): L19102. Bibcode:2012GeoRL..3919102O. doi:10.1029/2012GL053151 Cópia em PDF Arquivado em 2014-08-22 no Wayback Machine
  25. ↑ Schröder, Wilfried (2005). Case studies on the Spörer, Maunder, and Dalton minima. Col: Beiträge zur Geschichte der Geophysik und Kosmischen Physik. 6. Potsdam: AKGGP, Science Edition

Leitura adicional

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