Представление информации

Метод такой: надо направить телескоп на Солнце, будто вы собрались его наблюдать, и навестись на резкость. На расстоянии фута от линзы укрепляется лист бумаги, на него и будет проецироваться изображение Солнца со всеми пятнами. При отдалении бумаги от трубы телескопа изображение солнечного диска будет увеличиваться, а солнечные пятна будут становиться отчетливее. Таким образом их все, даже самые мелкие можно будет увидеть без вреда для зрения, тогда как через телескоп мелочь едва ли можно будет разглядеть, а вот повредить глаз — это точно.

Чтобы изобразить пятна поточнее и поаккуратнее, я сперва нарисовал на листе бумаги круг нужного мне размера, а уж потом перемещал его относительно линзы до тех пор, пока круг не совпал с изображением солнца. Это также поможет установить лист ровно, а не под углом к линзе, ведь на наклонную бумажную плоскость луч из телескопа будет проецироваться в форме овала и не будет в точности повторять нарисованный круг. И ещё всегда следует помнить, что Солнце движется, а значит и телескоп во время эксперимента тоже надо двигать строго на ним.

Галилео Галилей “Письма о солнечных пятнах”, Рим, 1613.

Иллюстрации из книги Кристофера Шайнера, (писавшего под псевдонимим Апеллес), “De Maculis Solaribus” Рим, 1613 и “Роза дома Орсини”, Браччиани, 1626–1630.

Каждый день во время наблюдений создавались маленькие диаграммы (этот прием одновременно увеличивает число измерений и плотность представляемой информации), на которых в алфавитном порядке отмечались солнечные пятна. Этот глубокий и многовариантный анализ — изображение положения пятен на солнце — отображает сложность данных, возникающую из-за того, что наблюдения за вращающимся солнцем производились с вращающейся земли:

Несмотря на это для некоторых астрономов, в особенности для тех, кто все-таки хотел примирить результаты наблюдений с существующей доктриной, было совершенно непонятно, где же все-таки находятся эти самые пятна — уж точно не на поверхности этой идеальной сферы; возможно, вокруг Солнца вращаются спутники, а возможно, в область наблюдения попали планеты — все эти предположения были вскоре опровергнуты Галилеем. В письме из Флоренции от августа 1612 года Галилей не без язвительности превращает эмпирические наблюдения в обоснованные фактически заключения, используя элегантную цепь наглядных доказательств. Его аргументация превращает сырые данные в блестящее объяснение механизма, куда гораздо более точное и убедительное, чем то, чего сумели достичь его коллеги и современники. И только более чем через 150 лет к его теории удалось добавить что-то существенное. Вот выдержка из текста Галилея за 1613 год:

Я повторяю и настаиваю на том, что темные пятна на солнечном диске никоим образом не отстоят от его поверхности на сколько-нибудь существенное расстояние, напротив, они либо расположены на поверхности Солнца, либо находятся так близко от неё, что этим промежутком можно пренебречь. Они также не являются звездами или иными телами, однако, некоторые из них находятся на поверхности постоянно, в то время как другие растворяются. Время жизни пятен варьируется от одного-двух до тридцати-сорока дней. По большей части они имеют нестандартную форму и при этом постепенно меняются: одни быстро и резко, другие — медленно и плавно.

Пятна также отличаются по темноте и имеют свойство уплотняться или, напротив, делаться более прозрачными. В дополнение к изменениям формы некоторые из них могут делиться на 3 или 4 части, а другие — объединяться в одно, более крупное пятно, причем, эти явления чаще наблюдаются в центральных частях диска, нежели по краям. Несмотря на эти разрозненные видоизменения, все пятна вовлечены в одно общее движение через всю поверхность солнечного диска, причем движутся они по параллельным траекториям. Характеристики этого движения убедительно доказывают, что Солнце имеет идеальную сферическую форму, что оно вращается с запада на восток вокруг своей оси и полностью изменяется на протяжении одного лунного месяца. Следует также отметить, что пятна всегда появляются в одной и той же зоне солнечного диска между 28° и 29° солнечного экватора.

Различные плотности и уровни темноты пятен, изменения их формы, а также их объединение и деление совершенно очевидны и не требуют доказательств. К настоящему письму прилагаю диаграммы, с помощью которых можно в этом убедиться. Но тот факт, что пятна находятся на солнечной поверхности и что их перемещение обусловлено вращением солнца, может быть объяснен некими причинами, недоступными нам в наших изысканиях.

Во-первых, то, что мы видим двадцать или тридцать пятен, которые синхронно движутся по солнечной поверхности, четко говорит о том, что они не могут двигаться каждое само по себе, так, как, скажем, движутся планеты в солнечной системе. … Для начала стоит отметить, что при появлении и исчезновении у краев солнечного диска пятна имеют ту же длину, что и находясь в центре, а вот ширина их намного меньше. Те, кто понимает механику искажения изображений на сферической поверхности, убедятся, что это и является решающим аргументом в пользу того, что Солнце — это сфера, что пятна очень близки к его поверхности, а также то, что по мере приближения в центру диска пятна будут подрастать в ширине, в то время как их длина будет оставаться неизменной. …

Я очень впечатлен тем, как природа предусмотрела способ, которым мы смогли распознать эти пятна, а посредством их прийти к более значимым выводам. При проникновении через любое небольшое отверстие солнечный свет проецируется на поверхность в форме солнечного диска со всеми пятнами на нем. Конечно, пятна не будут такими же резкими, как если на них смотреть используя телескоп, однако, все равно, большинство из них видны достаточно хорошо. Если однажды Ваша Светлость увидит луч света, падающий на церковный пол через разбитое стекло, то, положив на пол в этом месте лист бумаги, вы сможете увидеть все пятна на Солнце. Я также хочу добавить, что природа была так добра, что в некоторых местах отметила Солнце такими большими и темными пятнами, что их можно разглядеть невооруженным глазом.

Галилео Галилей “Письма о солнечных пятнах”, Рим, 1613.

В последующих исследованиях, регулярная индексация каждого изображения стала очень громоздкой. Труд Кристофера Шайнера “Роза дома Орсини” (Rosa Ursina sive Sol), завершенный в 1630 году, выстраивает четкие траектории движения солнечных пятен по поверхности солнечного диска.

Однако, его метод настолько затейлив, что в некоторых местах сложные данные смешиваются. В тех местах, где пятен нет, изображение солнечного диска украшают символы религии, на услужении которой и состоял Шайнер. Все это напоминает издевательское стихотворение Джонатана Свифта, адресованное картографам 17 столетия, которые любили приукрашивать карты:

Заполняют белые места варварскими картинками,

И там, где земли необитаемы,

Пририсовывают слонов вместо несуществующих поселений.

Эти символы, типа современных логотипов и торговых марок, служили неким доказательством правдивости написанного в глазах читателей первой половины 17го столетия. Сейчас же они выглядят несколько неестественно и вступают в противоречие с основным изображением.

Годы ежедневных наблюдений за пятнами дали результат в виде превосходной визуализации распределения солнечных пятен по широте в долгосрочном периоде. Представление такого невероятного количества данных требовало некоторой дизайнерской изворотливости, поэтому двумерный ареал существования пятен был сокращен до более подходящего одномерного. Диаграмма солнечных пятен Эдварда Уолтера Маундера, созданная в 1904 году, так называемая бабочка Маундера, представляет собой обобщенный результат многолетних наблюдений, выявляя распределенный цикл пятен, движущихся из центра каждой полусферы по направлению к экватору, ровно так, как и говорил Галилей. (Э. У. Маундер “Заметки о распределении солнечных пятен в гелиографической широте с 1874 по 1902”, Ежемесячный журнал Королевского общества астрономов, № 64, 1904.) Появление пятен наблюдается в основном в промежутке между -40° и +40° солнечной широты, в остальных областях — гораздо меньшая активность.