Belgen poetsen zonnevlekkengetal op

Sedert Galileo Galilei zijn zelfgebouwde telescoop op de zon richtte, houden we het aantal zonnevlekken nauwlettend in de gaten. De resultaten worden bijgehouden in twee verschillende waarnemingsreeksen. Die reeksen lopen echter verre van gelijk. Belgische wetenschappers van de Koninklijke Sterrenwacht hebben de historische discrepanties nu weggepoetst. De belangrijkste conclusie: er is nooit sprake geweest van een ‘groot zonnemaximum’.

Zonnevlekken werden al in de klassieke oudheid en het oude China opgemerkt door oplettende astronomen. De relatief donkere plekken op de gele zonneschijf werden toen echter altijd in verband gebracht met planetaire overgangen. Het was wachten tot Galileo Galilei in het begin van de 17de eeuw voor een verklaring die ietsje dichter de waarheid lag: de beroemde Italiaanse astronoom dacht dat het om wolken ging in de zonneatmosfeer.

Maar ook Galilei zat er dus naast. Zonnevlekken zijn relatief koele plekken op het zonoppervlak (4.500 graden Celsius in plaats van de gebruikelijke 6.000 graden). Die lagere temperatuur is het gevolg van sterke magneetvelden die de aanvoer van warmte vanuit het binnenste van de zon blokkeren.

Sedert de tijd van Galilei zijn astronomen (zowel amateurs als professionelen) geïntrigeerd door het komen en gaan van zonnevlekken. Na verloop van tijd werd immers duidelijk dat er een wederkerend patroon is, een ‘zonnecyclus’ die elf jaar duurde – met telkens één maximum en één minimum van het aantal zonnevlekken. Toen fysici in de 20ste eeuw de structuur van de zon hadden ontsluierd, begrepen ze waar die cyclus vandaan kwam: ze ontdekten dat de magnetische polen van de zon gemiddeld om de elf jaar omdraaien.

Daarnaast ontdekten ze ook dat een periode met relatief veel zonnevlekken overeenkwam met een actieve periode van de zon. In zo’n periode produceert de zon meer zonnewind: hoogenergetische deeltjes die in de aardatmosfeer het poollicht veroorzaken en het satellietverkeer rondom onze planeet in de war sturen. Om maar te zwijgen van de invloed van een (in)actieve zon op ons klimaat. Maar daar komen we straks op terug.

Het dagelijks tellen van de zonnevlekken wordt weleens het langstlopende wetenschappelijke experiment genoemd. In de 17de en 18de eeuw gebeurde dat met zeer veel verschillende waarnemers en telescopen, en van een standaardmethodologie was al die tijd natuurlijk geen sprake. Niet iedereen heeft immers even goede ogen of een even sterke telescoop.

De evolutie van het aantal zonnevlekken wordt tot op de dag van vandaag bijgehouden middels twee reeksen: het Internationale Zonnevlekkengetal en het Zonnevlekgroepengetal. De eerste reeks werd ingesteld in 1849 door het observatorium van Zürich, in Zwitserland. Ze gaat terug tot 1700. De tweede reeks, waarbij groepen zonnevlekken worden geteld in plaats van individuele, werd opgesteld in 1998 door Amerikaanse astronomen. Zij gaat terug tot 1610 – jawel: de eerste metingen zijn van niemand minder dan Galilei.

Wie de twee reeksen naast elkaar legt – of beter: op elkaar – ziet meteen dat ze niet gelijklopen. Dat is weinig verrassend. Beide reeksen zijn het resultaat van ongekalibreerde waarnemingen. Eigenlijk kun je zeggen dat het naast elkaar leggen van waarnemingen uit 1850 en 1950 overeenkomt met het vergelijken van appelen met peren.

Twee Belgische astronomen van de Koninklijke Sterrenwacht van België besloten vier jaar geleden dat beide reeksen weleens een grondige oppoetsbeurt konden gebruiken. Waarom moesten zij dat doen? Het is weinig bekend, maar sedert 1981 houdt de dienst van de Sterrenwacht in Ukkel met de welluidende naam Wereld Data Centrum het Internationale Zonnevlekkengetal bij. ‘De reeks met het Internationale Zonnevlekkengetal werd in 1849 door de directeur van de sterrenwacht van Zürich opgericht’, vertelt Laure Lefèvre, die samen met haar collega Frédéric Clette aan het roer staat van het Wereld Data Centrum. ‘Maar in 1981 was de sterrenwacht door bezuiniging er niet meer in geïnteresseerd. Toen heeft onze Sterrenwacht besloten om zich over de observatiereeks te ontfermen.’

Tijdens de kalibratie stuitten Lefèvre en Clette op verschillende systematische fouten, en dit in beide reeksen. Ze identificeerden bijvoorbeeld een waarnemer in Zwitserland wiens zicht, zonder dat hij er veel erg in had, langzaam maar zeker op achteruit ging. Ook ontdekten ze dat sommige waarnemers, vooral zij die de opdracht hadden om ook andere aspecten van de zon in de gaten te houden, onderrapporteerden. Lefèvre: ‘Als die waarnemers geen zonnevlekken optekenden, wil dat dus nog niet zeggen dat er ook geen waren.’ Ten slotte zetten de twee Belgische astronomen ook een kwalijke correctie recht die in 1947 in de reeks van het Internationale Zonnevlekkengetal was ingevoerd. Een correctie die het gevolg van een nieuwe directeur op de sterrenwacht van Zürich.

De combinatie van alle correcties heeft tot een verrassend gevolg geleid. ‘In de nieuwe reeksen zijn de historische maxima gevoelig hoger, waardoor we nu niet meer kunnen spreken van een zogenaamd ‘groot maximum’ in de tweede helft van vorige eeuw’, zegt Lèfevre. Dat ‘groot maximum’ werd niet zolang geleden nog door klimaatsceptici als alternatieve verklaring aangevoerd voor de opwarming van de aarde. Het is immers bekend dat een actievere zon meer lichtenergie naar de aarde stuurt.

Ook de Internationale Astronomische Unie (IAU) is gecharmeerd door het werk van Clette en Lefèvre. Vorige week maakte ze de standaardisatie van het zonnevlekkengetal officieel – alsook de spelregels om beide reeksen met elkaar te laten corresponderen. In een persbericht noemt de IAU beide reeksen ‘sleutels om de evolutie van de zon en andere sterren in kaart te brengen en om de impact van de zon op het leven op aarde te bestuderen’. Bovendien komen beide reeksen, van enerzijds het Internationale Zonnevlekkengetal en anderzijds het Zonnevlekgroepengetal, nu mooi overeen. ‘Voor het eerst in de geschiedenis laten ze dezelfde evolutie op lange termijn van de zon zien.’

Het Maunderminimum houdt wél stand

Na de kalibratie kan alvast één hypothese naar de vuilbak – als die daar al niet langer toe was veroordeeld: namelijk de theorie dat de klimaatopwarming die we momenteel beleven voor een groot deel is veroorzaakt door een sterkere activiteit van de zon tijdens de tweede helft van de 20ste eeuw.

Van dat ‘groot zonnemaximum’ is dus na de kalibratie geen spoor meer, maar het Maunderminimum houdt wél stand. Daarmee wordt de periode aangeduid tussen 1645 en 1715 waarin er – volgens beide reeksen van zonnevlekkengetallen – buitengewoon weinig zonnevlekken waren te zien. Dat Maunderminimum zou de Kleine IJstijd hebben veroorzaakt, een periode waarin Europa te lijden had onder uitonderlijk koude winters en verregende flutzomers.