Солнечные пятна восточных астрономов

Аннотация: Какое научное значение имеет то, что считается результатами наблюдений восточными (главным образом, китайскими) астрономами солнечных пятен? Для поиска ответа на этот вопрос рассмотрены история выделения минимума Маундера, особенности влияния солнечной активности на продуцирование в атмосфере изотопов ¹⁴C и ¹⁰Be, результаты наблюдений восточными астрономами солнечных пятен и их учет в астрономических, палеоклиматических и хронологических исследованиях. Выполнен анализ распределений числа солнечных пятен и содержания изотопов ¹⁴C в древесине годовых колец и ¹⁰Be в годовых слоях льдов Антарктиды и Гренландии. Установлено, что минимумам и максимумам солнечной активности, оцененной по количеству солнечных пятен, соответствуют линейное возрастание и уменьшение содержания изотопов ¹⁴C в древесине. Общепринятое мнение о том, что минимумам и максимумам солнечной активности соответствуют максимумы и минимумы содержания изотопов ¹⁴C в древесине, является ошибочным. Это же относится и к изотопам ¹⁰Be. Сопоставление количества солнечных пятен, якобы наблюденных восточными астрономами в период до 1644 года, и распределение изотопов ¹⁴C в CO₂ атмосферы, рассчитанное по калибровочной кривой радиоуглеродного датирования, дает хорошее совпадение, соответствующее ошибочному мнению. Это подтверждает гипотезу о фальсификации калибровочной кривой (Тюрин, 2005). По совокупности полученных результатов, ответ на поставленный вопрос найден. Научное значение «солнечных пятен восточных астрономов» сугубо отрицательное. Скорее всего, авторы публикации (Носовский, Фоменко, 2009) правы. «Наблюдения солнечных пятен» были вставлены в китайские хроники в момент их написания в период правления в Китае маньчжурской династии.

Ключевые слова: астрономия, солнечные пятна, радиоактивные изотопы ¹⁴C и ¹⁰Be, хронология.

1. Постановка задачи
Авторы Новой Хронологии [Сайт Новая Хронология] – А.Т. Фоменко и Г.В. Носовский, одну из своих книг [Носовский, Фоменко, 2009, Пегая орда] посвятили истории Китая. Общая реконструкция событий на его территории сводится к следующему. В начале 17 века в метрополии Империи Русь-Орда началась смута, приведшая в 1613 году к смене правящей династии. К власти пришли Романовы. Новой династии понадобилось примерно 30 лет, для того, чтобы распространить свою власть на все Поволжье. В самом начале 40-х годов группа сторонников реставрации Империи и возведении на московский престол законного наследника была вынуждена покинуть регион Нижней Волги. Она и явилась катализатором того события, которое фигурирует в Традиционной Истории как маньчжурское завоевание Китая. В соответствии с Новой Хронологией те, кого называли «манжуры», были потомками правящей элиты Руси-Орды и воинами Пегой орды. Последняя являлась составной частью Руси-Орды и дислоцировалась в Саяно-Алтайском регионе и западной Монголии. Возможно, ее территория включала Западный Казахстан и Синьцзян. Созданное маньчжурами на территории Китая государство просуществовало до начала 20 века. «Императорский манжурский Китай XVII-XIX веков, к которому современные китайские историки относятся довольно прохладно, предпочитая ему более древние «истинно китайские» эпохи, на самом деле по сути ИСЧЕРПЫВАЕТ КИТАЙСКУЮ ИСТОРИЮ. Все остальные, более древние ее эпохи оказываются не более, чем фантомными отражениями манжурского Китая, а также европейских средневековых событий.».
«В книге подробно разобраны все виды древнекитайских астрономических наблюдений, которые могут иметь отношение к хронологии: затмения, гороскопы, а также знаменитые китайские наблюдения кометы Галлея. Комете Галлея – и вообще кометам в китайских хрониках – целиком посвящены главы 4 и 5.» [Носовский, Фоменко, 2009, Пегая орда]. При этом один из ключевых вопросов китайской астрономии – наблюдение солнечных пятен, рассмотрен вскользь и без формального исследования. Скорее всего, авторы посчитали, что эта оставляющая феномена «Древний Китай» не заслуживает внимания. Это их право. Однако сегодня наблюдения солнечных пятен восточных астрономов считаются вполне достоверными. Они учтены при реконструкциях солнечной активности и климата в прошлом. По ним выполнена оценка погрешности датирования средневековых китайских документов [Никифоров, 2009, 2010]. В связи с вышесказанным представлялось целесообразным внести в этот вопрос ясность. Общую задачу можно сформулировать так: оценка научного значения того, что считается результатами наблюдений восточными (главным образом, китайскими) астрономами солнечных пятен. В данном случае нас интересует, прежде всего, проблема «солнечные пятна и хронология». Действительно ли китайские астрономы наблюдали солнечные пятна с глубокой древности?

2. Минимум Маундера
Фундаментальное рассмотрение феномена «Минимум солнечной активности Маундера» выполнено автором публикации [Eddy, 1976]. В ней большое внимание уделено история его выделения. Для нас здесь важно то, что именно при рассмотрении эволюции этого практического вопроса астрономии можно четко обозначить проблемы, связанные с солнечными пятнами восточных астрономов.
Пятна на солнце, видимые невооруженным глазом восточные астрономы наблюдали с 4 века до н.э. Примерно в 1610 году был изобретен телескоп. В 1610 году с его помощью солнечные пятна были «открыты» инструментально. В более поздней публикации [Эдди, 1978] указано, что это событие случилось в 1611 году. Понадобилось 230 лет наблюдений для того, чтобы был получен первый научный результат. В 1843 году Г. Швабе по результатам своих наблюдений Солнца в 1826-1843 годах указал на то, что период между максимумами количества солнечных пятен составляет примерно 10 лет. По совокупности данных, накопленных на сегодня, эта гармоника имеет период 11,1 лет. Это так называемый 11-летний цикл солнечной активности. Р. Вольф собрал результаты телескопических наблюдений солнечных пятен, начиная с 1610 года, и выполнил их обобщение. Результаты опубликовал в 1856 году. По распределению количества солнечных пятен он оценил гипотическое положение их максимумов и минимумов в период 1610-1699 годов. Небольшое число наблюдений солнечных пятен в этот период было объяснено потерей записей о результатах наблюдений за Солнцем.
Анализ распределения количества солнечных пятен в период до 1700 года, начатый Р. Вольфом, продолжили другие два известных астронома. В 1887 и 1889 годах свои работы опубликовал Г. Шперер. В 1890 году Э. Маундер обобщил работы Г. Шперера, а в 1894 году опубликовал статью «A Prolonged Sunspot Minimum» («Продолжительный минимум солнечных пятен»). Это и было моментом выделения минимума солнечной активности 1645-1715 годов, названного позднее Маундеровским. Но, в этой истории отсутствует важный для нас элемент. В 1889 году впервые (?) был опубликован список солнечных пятен, «выбранных» из китайских летописей [Hirayama, 1889]. В период 1616-1638 годов значится 6 наблюдений солнечных пятен. Позднее 1638 года таких событий не зафиксировано. Ранее 1616 года имеется период (до 1383 года), когда они тоже не фиксировались. Скорее всего, именно данные из китайских хроник, опубликованные в 1889 году, позволили «завершить» обособление минимума Маундера. Китайские летописи подтвердили наличие пятен в период 1610-1638 годов, выявленных по результатам наблюдения Солнца в телескоп. Они же указали на их полное отсутствие после 1644 года.
Выше мы изложили версию истории выделения Минимума Маундера по публикации [Eddy, 1976]. Однако этот же автор в русскоязычной статье [Эдди, 1978] изложил другую версию. В ней работы Г. Шперера по обобщению наблюдений солнечных пятен в телескоп упомянуты следующими словами: «[он] первый привлек внимание Маундера к периоду с глубоким минимумом солнечной активности.». Более того, говорится, что это именно Э. Маундер сам анализировал «покрытые плесенью записи 17 века». Вклад собственно Э. Маундера в открытие минимума солнечной активности оценен следующими словами. «Неизвестно, прислушался ли кто-либо к словам Маундера. … Статьи Маундера были либо забыты, либо приписаны энтузиасту, слепо верившему старым поверхностным записям.». Логика автора статьи [Эдди, 1978] понятна. Скорее всего, здесь мы имеем дело с «разделом» приоритетов в открытии минимума солнечной активности между Р. Вольфом, Г. Шперером, Э. Маундером и самим Дж. Эдди. Нашел ли последний астроном в старых записях (которые внимательно изучил) какие-либо новые веские доказательства существования минимума Маундера? Как мы поняли, нет. Но он нашел доказательство его существования в другой области. Это распределение изотопов ¹⁴C в древесине годовых колец.
В 1933 году японский астроном С. Канда составил список солнечных пятен, упоминавшихся в китайских, японских и корейских хрониках. Автор публикации [Eddy, 1976] отметил, что небольшое количество наблюдений солнечных пятен восточными астрономами позволяет использовать их только как грубый («coarse») индикатор солнечной активности в прошлом. Записи же о полярных сияниях восточных астрономов были учтены им при выделении минимума Маундера. Но, тем не менее, реконструкция солнечной активности в период 1050-1900 годов выполнена по распределению изотопов ¹⁴C в древесине годовых колец и солнечным пятнам восточных астрономов (рисунок 1). При этом астроном Дж. Эдди при анализе данных впервые (?) вел без какого-либо обоснования два постулата.
1. Минимумам солнечной активности соответствуют максимумы на кривой распределению изотопов ¹⁴C в древесине годовых колец.
2. Максимальные количества солнечных пятен, наблюденных восточными астрономами, соответствуют циклам максимальной солнечной активности.
Эти постулаты считаются незыблемыми и сегодня. Более того, считается, что это само собой разумеющиеся вещи, о которых и упоминать то не стоит. Просмотрев большое число специальной литературы мы не нашли даже минимального их обоснования. Мягко говоря, эта ситуация выглядит странной. Если же называть вещи своими именами, то следует констатировать: в данном случае мы имеем дело с некими «договорными истинами». Конечно, только это не говорит о ложности постулатов. Зато вполне определенно указывает на то, что они не являются научными фактами. Кроме того, это указывает и на ненормальное положение в этой научной сфере.

Таким образом, датой достоверного выделения минимума Маундера следует считать год публикации статьи «The Maunder Minimum» [Eddy, 1976]. Данными, по которым этот феномен выделен достоверно – изотопы ¹⁴C. При этом были приняты во внимание и солнечные пятна восточных астрономов. Результирующие данные из последней публикации приведены на рисунке 2. Минимум Маундера ограничен периодом 1645-1715 годов. Но совершенно непонятны основания выбора верхнего его предела. Ясно видно, что минимум ограничен примерно 1700 годом. Мы в своих сомнениях не одиноки. «On the basis of numerous recorded observations of auroras in the early 18th century, the end of the Minimum could be regarded as around 1700» [Rek, 2010]. Авторы публикации [Usoskin, 2003] бескомпромиссно датируют окончание минимума Маундера 1700 годом. У рубежа «1700 год» имеется еще одна яркая особенность. Именно начиная с 1700 года, наблюдения ведутся на регулярной основе с оценкой ежегодного количества пятен. До него они тоже велись, но нерегулярно. В соответствии с Table 1, на которую дана ссылка надписи под рисунком, в период 1610-1644 годов солнечные пятна наблюдались, но их подсчет проводился эпизодически. Общий вывод однозначен. Минимум солнечной активности Маундера выделен в интервале нерегулярных наблюдений за Солнцем.

При описании истории вопроса автор публикации [Eddy, 1976] применил следующую фразу. «In any event we should be especially skeptical of the curve in its thinnest and oldest parts (1700 through 1748), and to question anew what happened before 1700.». В ней дана важная систематизация имеющихся данных. К данным периода 1700-1748 годов следует относиться «особенно скептически». На рисунке 3 приведены годовые количества солнечных пятен в период 1610-2007 годов. Данные, имеющие невысокую достоверность (до 1750 года), показаны красным цветом, высокую – синим. В интервале достоверных данных четко проявился минимум Дальтона – 1790-1820 годы, современный максимум – 1950-2004 годы, и наметившееся снижение солнечной активности после 2004 года. Видно и то, что кривая, осредняющая результаты наблюдений, в интервале 1750-1790 годов «утянута» вниз недостоверными наблюдениями в интервале ранее 1750 года. То есть в районе 1750 года максимум 11-летнего цикла солнечной активности, по величине примерно равен средним их значениям в интервале 1700-2007 годов.

После публикации в 1889 году первой серии китайских наблюдений солнечных пятен [Hirayama, 1889], записи о них были выявлены в других китайских источниках, а также в корейских и японских летописях. При этом, часть этих событий попала в период 1645-1715 годов, то есть в минимум Маундера. Это создало парадоксальную ситуацию. Получается, что европейцы в телескопы солнечные пятна не видели, а восточные астрономы видели их невооруженным глазом и фиксировали эти события в летописях. Этот вопрос рассмотрел автор публикации [Letfus, 2000]. Он принял во внимание 14 записей о солнечных пятнах, попавших в минимум Маундера. Сделан однозначный вывод. «The majority of the observed 14 naked-eye sunspots occurred on days when telescopic observations were not available. A part of them appeared in the years when no spot was allegedly observed.». То есть, пятна на Солнце были, но европейские астрономы их не видели. Нам не важно, по какой причине они их не видели. Важно то, что из вывода автоматически следует следующие заключения. Европейская астрономия в 17 веке была неспособна систематически наблюдать солнечные пятна. Имеющиеся же результаты наблюдения не представляют никакой ценности, поскольку неизвестна степень их неполноты. С позиции же авторов публикации [Носовский, Фоменко, 2009, Пегая орда] здесь все просто. Никакой ценности для науки восточные наблюдения солнечных пятен не представляют. Это не более чем фантазии.
Заключение Дж. Эдди категорически не согласуется с выводом автора публикации [Letfus, 2000]. Это вопрос он изучал специально. «Могла ли погода помешать наблюдениям [в телескоп солнечных пятен во время минимума Маундера]? Могло ли так случиться, что в Европе в течение 70 лет было необычайно много дней со сплошной облачностью, мешающей телескопическим наблюдениям? В те времена в Европе действительно царил необычайный холод, но сплошной повсеместной облачности не было. В противном случае мы узнали бы об этом из статей астрономов, которые отнюдь не страдали от бездействия. Более того, в XVII веке велись весьма обширные и активные ночные астрономические наблюдения: регулярно видели кометы, а для полученных в те времена сведений о планетах требовалось не только чистое небо, но и спокойная атмосфера.» [Эдди, 1978]. То есть он косвенно подтверждает, что солнечные пятна восточных астрономов в период минимума Маундера – фантазии.

3. Солнечная активность и радиоактивные изотопы
В верхних слоях атмосферы под воздействием галактических лучей из азота образуется радиоактивный изотоп углерода ¹⁴C, который, окисляясь, превращается в углекислый газ (CO₂). Кроме ¹⁴C углекислый газ содержит два стабильных изотопа углерода – ¹²C и ¹³C. Изотоп ¹⁴C из верхних слоев атмосферы распространяется по всему ее объему и поступает в гидросферу. Объем продуцированного изотопа ¹⁴C зависит от интенсивности галактических лучей. Принимается, что их интенсивность в космическом пространстве постоянна в течение всего «рабочего» интервала радиоуглеродного датирования. Но в атмосфере интенсивность галактических лучей зависит от напряженности геомагнитного поля и солнечной активности. Геомагнитное поле как бы экранирует от них атмосферу Земли. Чем выше напряженность геомагнитного поля, тем ниже интенсивности космических лучей в атмосфере и ниже объем продуцированного ими ¹⁴C и наоборот. Вариации солнечной активности меняют величину напряженности геомагнитного поля. Чем выше солнечная активность, тем выше напряженность геомагнитного поля и наоборот. Соответственно меняется и объем продуцированного изотопа ¹⁴C. Это же относится и к изотопу бериллия ¹⁰Be. Детально эти вопросы рассмотрены в публикациях [Muscheler, 2007; Usoskin, 2008]. Чем выше активность Солнца, том больше на нем пятен. Эти физические взаимосвязи как раз и определили зависимость числа солнечных пятен и концентрации изотопов ¹⁴C и ¹⁰Be в природных архивах. Для ¹⁴C это, в основном, древесина годовых колец деревьев, для ¹⁰Be – годовые слои полярных льдов.
В 70-х годах появились первые протяженные ряды оценок концентрации изотопов ¹⁴C в CO₂ атмосферы, полученные по данным дендрохронологии. Было установлено (на самом деле – принято), что минимумам Маундера и Дальтона действительно соответствуют максимумы этого параметра [Eddy, 1976]. Таким образом, появилась возможность реконструировать солнечную активность в прошлом. По результатам реконструкции выделены минимумы солнечной активности: Шперера – 1450-1550 годы, Вольфа – 1280-1350 годы, Оорта – 1040-1080 годы. Они показаны на рисунке 4. На кривой вариаций ¹⁴C не проявился минимум Дальтона. Авторы публикации [Solanki, 2004] выполнили с использованием моделей согласование количества солнечных пятен (GSN), содержания изотопов ¹⁴C в древесине и ¹⁰Be в полярных льдах для периода 850-2000 годов (рисунке 5). Формальный вывод однозначен. Для периода 1610-2000 годов мы имеем высокую согласованность трех массивов данных. Четко проявились минимумы Маундера и Дальтона. В период 850-1610 годов распределение в природных архивах радиоактивных изотопов тоже имеет высокую согласованность. Оно подтверждает наличие минимумов Шперера, Вольфа и Оорта, выделенных ранее только по изотопам ¹⁴C. Опять же формально к этим данным возникает всего один вопрос. Почему авторы публикации ограничились интервалом 850-1610 годов, а не рассмотрели данные по ¹⁴C и ¹⁰Be, например, для всего Голоцена? Реконструкции солнечной активности для Голоцена выполнены только по ¹⁴C.

Другие аспекты результатов наблюдений солнечных пятен рассмотрены в публикациях [Beer, 2006; Наговицын, 2008; Hoyt , 1998; Komitov, 2004; Nagovitsyn, 2004; Ogurtsov, 2003; Rek, 2010; Steinhilber , 2000; Stephenson, 1990; Vaquero, 2007; Usoskin, 2003; Usoskin, 2004; Usoskin, 2008; Nagovitsyn, 2003].

4. Солнечные пятна, наблюдаемые невооруженным глазом
Систематическое фиксирование в китайских летописях наблюдений солнечных пятен началось с династии Хан (206 год до н.э. – 220 год н.э.) [Xu, 1990]. Первый (?) список солнечных пятен, «выбранных» из китайских летописей опубликован в 1889 году [Hirayama, 1889]. Он включает 95 наблюдений этих событий в период с 188 по 1638 годы. Список имеет существенный недостаток. Скомпоновавший его исследователь не указал конкретные источники информации. В его пояснениях к списку фигурирует только «Chinese annals». Список, безусловно, заслуживает детального анализ на предмет выявления в нем признаков фабрикации. Например, автор публикации [Schuster, 1906] обнаружил регулярную составляющую в приведенных событиях. Их максимумы приурочены к 1, 4 и 8 декадам столетий. На основе этого он сделал предположение о существовании цикла солнечной активности с периодом 33,3 года. Сегодня цикла с таким периодом по результатам наблюдения солнечных пятен в телескоп не выделяют. Возможно, здесь мы имеем дело с проявлением некой системной «организацией» данных, выполненной незадолго до публикации списка. То есть, сведения о солнечных пятнах включены (как и предполагают авторы публикации [Носовский, Фоменко, 2009, Пегая орда]) в летописи при их написании в период правления в Китае маньчжурской династии. Регулярная составляющая в нем, примерно равная 33 годам, вполне может являться следствием хронологических сдвигов данных на 333 и 1000 лет. Это основные хронологические сдвиги в Традиционной Истории. Но детальный анализ списка солнечных пятен должен выполняться в рамках реконструкции алгоритма формирования феномена «Древний Китай» по всему имеющемуся комплексу данных. То есть эта задача далеко выходит за рамки рассматриваемой нами проблемы. В списке интервал с наличием солнечных пятен (1616-1638 годы) совпадает с началом их телескопического наблюдения в Европе. Это может являться следствием включения элементов европейских хроник в китайские летописи без (в данном случае) хронологического сдвига. Со списком солнечных пятен [Hirayama, 1889] имеется одна странность. Он не упоминается в монографии [Xu, 2000]. Не упоминает его и автор публикации [Eddy, 1976]. Список 1889 года просто обязаны упоминать при рассмотрении истории наблюдения восточными астрономами солнечных пятен и интеграции их результатов в европейскую астрономию 19-20 веков.
Список солнечных пятен, упоминавшихся в китайских, японских и корейских хрониках, составлен С. Канда в 1933 году. В нем содержится описание 142 событий, охватывающих период с 28 года до н.э. по 1743 год н.э. [Xu, 2000]. С начала нашей эры за столетие восточные астрономы наблюдали в среднем от 5 до 10 пятен. Были промежутки времени, когда их не наблюдали. «Один из таких промежутков времени, перекрывающий минимум Маундера, продолжался от 1584 до 1770 г.» [Эдди, 1978]. Это странно. В ранее опубликованном списке [Hirayama, 1889] в интервале 1616-1638 годов значатся 6 наблюдений солнечных пятен. Показаны наблюдения солнечных пятен в первой половине 17 века (со ссылкой на С. Канди) и на рисунке 1. Но на рисунке 4 («Число ежегодных наблюдаемых полярных сияний от 1550 до 1750 г.») в публикации [Эдди, 1978] солнечные пятна в первой половине 17 века не показаны.
В 1987 году опубликован каталог Wittmann & Xu, включающий упоминание около 250 солнечных пятен, наблюдаемых, в основном, восточными астрономами [Nagovitsyn, 2001]. В 1988 году опубликован Catalogue Yau & Stephenson, включающий наблюдения солнечных пятен в Китае, Корее, Японии и Вьетнаме. В нем приведены сведения о 235 событиях в период 165 год до н.э. – 1918 год н.э. Из них 78 зафиксировано после 1610 года [Willis, 1996]. Причем, всего 12 – в официальных хрониках. Остальные в «provincial histories». Имеется список солнечных пятен (60 событий) и полярных сияний (788 событий) составленный по результатам анализа 5 корейских источников, которые характеризуют 11-18 века [Lee, 2004]. Период с наличием солнечных пятен охватывает интервал 1105-1743 годов. В 1997 году составлен «Catalog of Naked-Eye Sunspot Observations and Large Sunpots Compiled by Axel D. Wittmann University Observatory Goettingen (USG) Last update: 06 June 1997.». Он опубликован на сайте NOAA's National Geophysical Data Center (NGDC) [http://www.ngdc.noaa.gov./]. В каталоге содержится сведения о более чем 200 событиях. Первое наблюдение солнечного пятна сделали в 164 году китайские астрономы. Последнее, включенное в каталог событие (1918 год), наблюдали тоже китайцы. Основной массив наблюдений принадлежит китайцам. Вполне значим вклад корейцев. Эпизодически видели солнечные пятна японцы и вьетнамцы. Начиная с 18 века, в каталог включены и наблюдения, обозначенные словом «western». Автор публикации [Letfus, 2000] при анализе распределения солнечных пятен в интервале 1100-1900 годов выполнил их выборку из научной литературы самостоятельно. Результаты он привел в графическом виде. В фундаментальной монографии «East Asian Archeoastronomy. Historical records of Astronomical Observations of China, Japan and Korea» [Xu, 2000] тоже приведен список более чем 200 солнечных пятен, наблюдаемых восточными астрономами. Самое раннее наблюдение относится к 165 году до н.э., последнее – к 1684 году. Это очень странно. В других каталогах приводится наблюдение китайцев, отнесенное к 1912 году. То есть, после 1684 года китайцы наблюдали солнечные пятна более 200 лет. 16 наблюдений списка попадают в минимум Маундера. Это примерно 8% от всего их количества. Эти наблюдения дополняют 14 наблюдений, рассмотренных в публикации [Letfus, 2000]. Но в последней публикации имеется наблюдение датированное 1709 годом. То есть в минимум Маундера попало не менее 17 наблюдений солнечных пятен.
Авторы публикации [Willis, 1996] провели скрупулезное сопоставление солнечных пятен из Catalogue Yau & Stephenson с результатами фиксации этих событий в телескоп для периода 1863-1918 годов. Всего в него попало 14 наблюдений восточных астрономов. Из них 10 соответствуют наблюдениям в телескоп, 3 – не соответствует. Для одного наблюдения получены неопределенные результаты. В период 1874-1918 годов совпадение составило 67%. Но как получена эта цифра, мы не поняли. Отметим, что автор публикации «Historical Sunspot Observations: A Review» [Vaquero, 2007] привел имеемо ее. «Moreover, only a 67 per cent of Oriental naked-eye observations have been confirmed by telescopic observations during the period 1874-1918 (Willis et al., 1996).». На основе сопоставлений авторы публикации [Willis, 1996] сделали следующий вывод. «On this basis, It can be inferred from the present study that a high percentage of the date of the pre-telescopic (165 BC – AD 1610 Oriental sunspot sighting listed in the catalogue Yau & Stephenson (1988) are correct.». То есть результаты сопоставления рассматриваются авторами публикации как верификация всех наблюдений солнечных пятен, выполненные восточными астрономами.
В 2009 году опубликована фундаментальная монография «The Sun Recorded Through History» [Vaquero, 2009]. В ней имеется достаточно проработанный раздел «Naked-Eye Sunspots». Из него здесь приведем только распределение наблюдений невооруженным глазом солнечных пятен в период 165 год до н.э. – 1610 год н.э. (рисунок 6). Самый яркий максимум приурочен к 1375 году.

Одна особенность наблюдений китайцами и их соседями солнечных пятен, смутила специалиста по истории этого вопроса [Willis, 1996]. «Although first introduced to Chine by Jesuit astronomers around AD 1630, the telescope never found favour as an astronomical device among the conservatively minded Chinese until well into the 20th century.». Действительно, это странно. Получается, что китайцы, проявляющие огромный интерес к астрономии категорически не пожелали наблюдать в 17-19 веках солнечные пятна посредством телескопа.
Ответа на важный для нас вопрос мы не нашли. Когда европейские астрономы узнали о том, что в Китае начали наблюдать солнечные пятна почти за 2 тысячи лет до того, как их впервые увидели в телескоп? Представляется, что иезуиты должны были узнать об этом в середине 17 века. К его концу эта информация должна была дойти до европейских астрономов, и принята к сведению, то есть, отражена в их научных записях. Так ли это? В монографии [Чижевский, 1995] дана следующая справка. «Честь первых наблюдений за пятнами на Солнце, согласно дошедшим до нас летописным данным, принадлежит китайцам, культурному народу глубокой древности. Первые сохранившиеся в китайских летописях записи о наблюдениях солнечных пятен относятся ко времени царствования VI, младшей династии Хань (25-221) – одного из самых блестящих периодов в китайской империи в отношении, как искусств, так и военных успехов. Наблюдения китайских летописцев были собраны Ма-Туан-Лином в его энциклопедии и уже отсюда проникли в европейскую научную прессу только в 1873 г., когда был отпечатан каталог китайских наблюдений.» Означает ли это, что европейцы узнали о наблюдениях китайцами солнечных пятен только в 1873 году? У этой проблемы имеется еще один аспект. Почему сведения о том, что на Солнце бывают пятна из Китая, беспрепятственно попали в Корею, Японию и Вьетнам, но остались неизвестными в Европе до 1610 года, когда их увидели в телескоп?

5. Солнечные пятна и наука
5.1. Солнечные пятна и астрономия
5.1.1. Солнечные пятна и циклы солнечной активности
В справочниках приводятся периоды циклов солнечной активности 11, 22, 80-90, 180-210, 2300 и 6000 лет. Два первых цикла уверенно выделяются по результатам телескопических наблюдений Солнца в период с 1750 года. Авторы публикации [Rogers, 2006] выполнили анализ телескопических наблюдений Солнца в период 1610-1990 годов. «The median trace analysis suggests that the length of the sunspot cycle varies with a period of 183 - 243 years, while the power spectrum analysis identified a secular period of 188 +/-38 years.» На спектре мощности (Fig. 7.) четко проявился и цикл солнечной активности с периодом 87 лет. Циклы солнечной активности 2300 и 6000 лет выделены по распределению изотопов ¹⁴C в древесине годовых колец. Авторы публикации [Dergachev, 2009] выявили циклы солнечной активности (для последнего тысячелетия) по спектрам мощности распределения изотопов ¹⁴C и ¹⁰Be в природных архивах. Доминирующие пики для этих двух изотопов совпали – 210 и около 90 лет.
Автор публикации [Xu, 1990] рассчитал по каталогу Wittmann & Xu спектр мощности распределения солнечных пятен. В нем проявились гармоники с периодом 10,62, 86,96 и 212,77 лет. Данные из этого же каталога для периода 1-17 веков проанализировал и автор публикации [Nagovitsyn, 2001]. В спектре мощности проявились гармоники с периодом 9,7, 10,6 и 11,2 лет. Проявилась и гармоника с «осредненным» («The average 90-yr period of the secular activity cycle») периодом 90 лет. Кроме того проявились гармоники с периодами 60-70 и 110-130 лет. Авторы публикации [Lee, 2004] выполнили статистический анализ распределений по времени количества солнечных пятен и полярных сияний, «выбранных» из корейских источников 11-18 веков. «They have found 10.5 year and 97 year cycles for sunspot records, and 10 year and 87 year cycles for auroral records, respectively. In this work, therefore, we have examined the solar cycle in records of the Choson Dynasty. Using 542 auroral observations, we have found 11.2 year and 88.4 year cycles during 1397–1799 (see Figure 3). Unfortunately, we can not obtain the sunspot activity cycle of the Choson period because of insufficient records. That is, auroral activity cycles in each Dynasty show 10 year and 11.2 year in short-term and 87 year and 88.4 year in long-term period, respectively.». Способ расчета спектра мощности в статьях [Lee, 2004; Xu, 1990] не приведен.
Периоды гармоник солнечной активности, оцененные по результатам телескопических наблюдений, а также распределению изотопов ¹⁴C и ¹⁰Be в природных архивах имеют прекрасное совпадение с оценками этих параметров по солнечным пятнам восточных астрономов. Формально это свидетельствует о достоверности последних. Но, каким образом удалось получить устойчивый спектр мощности для такого «раздерганного» ряда сигналов (рисунок 6), как список солнечных пятен? Анализ алгоритма обработки данных, на базе которого автор публикации [Nagovitsyn, 2001] получил свои результаты, поверг нас в легкий шок. Оказывается, спектр мощности рассчитывался не просто по распределению солнечных пятен, но по неким трансформантам, которые получены по записям об их наблюдениях и, как бы, характеризуют солнечную активность. Это, конечно, лукавство. Современные астрономы ничего лучше, чем число Вольфа, придумать не смогли. Именно по этому параметру, рассчитанному по результатам наблюдений Солнца в телескоп, оценены спектры мощности солнечной активности. Для восточных солнечных пятен число Вольфа – это простая сумма этих событий в течение календарного года. Этот параметр и должен трансформироваться в спектр мощности. Но это не все. ««Осредненный» период 90 лет» рассчитан «осреднением» максимумов на частотах 60-70 и 110-130 лет [Nagovitsyn, 2001, Fig. 5]. Ю.А. Наговицин – доктор наук. Только за способ получения ««осредненного» периода 90 лет» его нужно лишить не только диплома доктора наук, но и диплома о высшем образовании. Тем не менее, представляется целесообразным выполнить независимый спектральный анализ наблюдений восточных астрономов, скомпонованных в соответствующие каталоги, с охватом и списка 1889 года [Hirayama, 1889].

5.1.2. Солнечные пятна и минимум Маундера
Один из разделов книги [Носовский, Фоменко, 2009, Пегая орда] озаглавлен так: «Почему древнекитайские наблюдения никак не могут принести пользу астрономии». В нем со ссылкой на монографию [Xu, 2000] рассматривается значение наблюдений китайцами солнечных пятен для выделения минимума Маундера. Выше мы предположили, что список солнечных пятен китайских летописей [Hirayama, 1889], опубликованный в 1889 году, позволил «завершить» обособление минимума Маундера. Автор публикации [Eddy, 1976] прямо использовал солнечные пятна восточных астрономов (из каталога, составленного в 1933 году С. Канда) при углубленном обосновании выделения минимума Маундера. Но потом возникла проблема. Часть наблюденных восточными астрономами солнечных пятен, отраженных в летописях, найденных позднее 1976 года (?) попала в его пределы. Современные астрономы оказались в этом вопросе в сложном положении. Получается, что по супернадежным наблюдениям восточных астрономов выделен минимум Маундера, но каталоги этих наблюдений оказались неполными. А полный список солнечных пятен «отменяет» минимум Маундера. Более того, он, скажем прямо, дискредитирует результаты наблюдения солнечных пятен в телескоп. Таким образом, вклад солнечных пятен восточных астрономов в вопросы выделения минимума Маундера следует признать сугубо отрицательным.
Список [Hirayama, 1889] появился в 1889 году. Именно в этом году Г. Шперер завершил обобщение результатов наблюдения солнечных пятен в телескоп (соответствующие статьи опубликованы в 1887 и 1889 годах). Наблюдения китайских астрономов невооруженным глазом идеально совпали с результатами инструментальных наблюдений. А вот результаты наблюдений восточных астрономов, опубликованные позднее, с европейскими не только не совпадают, но прямо им противоречат. Очень похоже, что список [Hirayama, 1889] составлен в 1889 году с целью решения каких-то «тактических задач» конкретных астрономов. Кроме того, в нем, возможно, имеется какой-то ляп. Не зря же авторы фундаментальных публикаций [Eddy, 1976; Xu, 2000] сделали вид, что про него ничего не знают.

5.2. Солнечные пятна и палеоклимат
Прямая взаимосвязь вариаций солнечной активности и изменения климата на Земле – научно установленный факт. Например, авторы публикации [Lean, 1995] показали высокую корреляцию солнечной активности и летних температур («surface temperature») в прединдустриальный период 1610-1800 годов. Коэффициент корреляции этих параметров составил 0,86.
Напомним, что первым учел солнечные пятна восточных астрономов, при выделении циклов солнечной активности ранее 1610 года автор публикации [Eddy, 1976] (рисунок 2). В публикации [Vaquero, 2009] приведена иллюстрация того, что минимумы солнечной активности, выделенные по распределению изотопов ¹⁴C в древесине годовых колец, вполне просматриваются по распределению солнечных пятен восточных астрономов (рисунок 7). Обращаем внимание на то, как сглаживание в скользящем окне «50 лет» фактических данных меняет их зрительное восприятие (сопоставьте рисунки 6 и 7). Замечание всего одно. Применение процедуры сглаживания к контрастно неоднородному массиву исходных данных (наблюденных солнечных пятен) представляется некорректным.

В публикациях последних годов обычно принимают во внимание реконструкцию солнечной активности в Голоцене, выполненную авторами публикации [Solanki, 2004] (частично она иллюстрируется рисунком 5). Ей предшествовала публикация [Ogurtsov, 2002]. Ее авторы выделили исторические эпохи солнечной активности по комплексу данных путем формального сопоставления соответствующих графиков. Во внимание приняты содержания изотопов ¹⁴C в древесине, ¹⁰Be в льдах Южного полюса и наблюдения солнечных пятен из «Catalog of Naked-Eye Sunspot …» (рисунке 8). При сопоставлении графиков никаких вариантов, кроме одного, не просматривается. Распределение солнечных пятен практически идеально соответствует вековым вариациям содержания ¹⁴C и ¹⁰Be в природных архивах. Здесь даже неуместен вопрос о проверке достоверности их наблюдений. Придраться можно только к одному моменту. Распределение ¹⁰Be в льдах Южного полюса принято во внимание только для интервала 1000-1900 годов. Но это, конечно, мелочи на фоне практически идеального соответствия рассматриваемых параметров. Авторы публикации [Miletsky, 2004] при оценке солнечной активности в период 850-1900 годов тоже приняли во внимание солнечные пятна из каталога Wittmann & Xu (1987 год) и распределения ¹⁴C и ¹⁰Be в природных архивах. Они выполнили их формальное согласование. То есть они сделали то же самое, что и авторы публикации [Solanki, 2004], но с учетом солнечных пятен. Визуально их результаты не отличаются.

Для контроля мы выполнили сопоставление массива солнечных пятен из публикации [Letfus, 2000] и содержания ¹⁴C в древесине (рисунок 9). Каждая точка на последнем графике характеризует древесину 10 годовых колец. Распределение наблюденных солнечных пятен осреднено в скользящем окне «50 лет». Вывод однозначен. Корреляция графиков высокая. Мы уже отмечали, что самый яркий максимум количества солнечных пятен приурочен к 1375 году (рисунки 6-9). В списке солнечных пятен китайских астрономов [Hirayama, 1889] максимально числе наблюдений – 19 (20%), приурочено к интервалу 1370-1383 годов, в списке корейских астрономов [Lee, 2004] в этот интервал попало 12 (20%) наблюдений. Именно этот самый яркий максимум солнечных пятен идеально совпадает с ярким минимумом распределения изотопов ¹⁴C.

Автор публикации [Vaquero, 2007] задал вопрос: «Are the historical naked-eye observations useful for space climate studies then?». И сам на него ответил. «The high resolution of these observations, compared with other proxies, can be used in a coherent form by space climate researchers. Willis and Stephenson (2001) show evidence for an intense recurrent geomagnetic storm during December in 1128 AD using historical aurorae and naked-eye sunspot observations. Moreover, Willis et al. (2005) recently used a comprehensive collection of catalogues of ancient sunspot and auroral observations from East Asia to identify possible intense historical geomagnetic storms in the interval 210 BC–1918 AD.» Очевидно, другие примеры использования солнечных пятен для реконструкций палеоклимата ему не известны.

5.3. Солнечные пятна и хронология
Автор публикации [Никифоров, 2009] вполне объективно рассмотрел проблемные вопросы, связанные с солнечными пятнами восточных астрономов. Один из них – попадание результатов наблюдений в минимум Маундера (эта проблема рассмотрена нами выше). Другая проблема выявлена им по результатам статистического анализа каталога солнечных пятен и полярных сияний, опубликованного в монографии [Xu, 2000]. Во внимание принят период 1065-1690 годов, в который попало 154 наблюдения солнечных пятен и 215 – полярных сияний. Оказалось, что коэффициенты корреляции наблюдений солнечных пятен и полярных сияний, рассчитанные разными способами, значимые, но имеют знак «минус» в то время, как у них должен быть «плюс». С другой стороны, «надежность самих наблюдений солнечной активности является доказанной и не подлежит сомнению.» [Никифоров, 2009]. Доказательная база последнего заключения не выходит за рамки тех данных, которые мы привели выше. Для разрешения обозначенного противоречия высказана статистическая гипотеза. «При расчете индекса солнечной активности за большие периоды ~30 лет получаются индексы полностью соответствующие независимым данным. Несоответствие теории происходит при вычислении индекса по небольшим временным интервалам 1 и 3 года. Это явление можно объяснить небольшой погрешностью в датировке китайских наблюдений, что было подтверждено численным моделированием. Если предположить, что около 30% документов имеют ошибку датировки от 1 до 3 лет, то получится наблюдаемая нами картина. Годовые индексы солнечной активности окажутся некоррелированными, однако, при усреднениях на больших временах этот эффект исчезает. Кроме того, предположение об ошибочной датировки части наблюдений позволит снять противоречие европейским телескопическим наблюдениям Солнца в период Маундера.». Косвенный вывод, который следует из результатов рассмотрения солнечных пятен восточных астрономов: китайские летописи последнего тысячелетия датированы, в целом, верно.
К публикации [Никифоров, 2009] у нас имеется четыре замечания.
1. Автор публикации установил, что функция автокорреляции, рассчитанная по наблюдениям солнечных пятен восточных астрономов, кардинально не соответствует функции автокорреляции, рассчитанной по наблюдениям солнечных пятен в телескоп. На последней контрастно проявился цикл солнечной активности с периодом 11 лет. Функция автокорреляции наблюдений солнечных пятен восточных астрономов в интервале 1-24 лет не имеет отрицательных значений. Однако это несоответствие не отнесено к проблемным вопросам, связанным с солнечными пятнами восточных астрономов. Оно, как бы является элементом математического моделирования.
2. Математическим моделированием показано, что если ввести определенные погрешности датирования солнечных пятен в результаты их наблюдения в телескоп, то можно получить функцию автокорреляции близкую к той, которая получена по наблюдениям восточных астрономов. Для этого достаточно, чтобы погрешности датирования на 1 и 2 года имели около 10-15% наблюдений, а примерно 15% – более 2. «Заметим, что предполагаемые ошибки более 3-4 лет хотя и являются возможными, но мало вероятны и слабо влияют на результат.». По нашему мнению такого не может быть. Допустим, мы введем эти погрешности временной привязки для всех наблюдений. Это означает, что в ряд случайных чисел мы добавляем помеху. Одну характеристику исходного ряда случайных чисел мы знаем. Через марковские цепи каждая его переменная связана с соседними переменными. Наиболее значимые связи – в интервале преобладающего периода солнечной активности, равного 11 лет. Причем, в интервале полупериода – 5,5 лет, коэффициенты корреляции имеют знак «плюс». В этих условиях погрешности временной привязки «не более 3-4 лет» идентичны погрешностям наблюдений. Последние, в первом приближении имеют нормальный закон распределения. Более того, мы может оценить их величину. У этих погрешностей имеется еще одно известное нам замечательное свойство. Оно описываются тоже марковскими цепями, но при этом взаимозависимости находится в интервале «не более 3-4 лет». То есть сигнал (исходный ряд случайных чисел) и наведенная помеха имеют известные нам свойства, которые характеризуются существенными отличиями. А раз так, то не составляет никакого труда отфильтровать помеху. Для этого достаточно поставить фильтр, пропускающий гармоники с периодом «более 3-4 лет». Другими словами, обозначенные параметры помехи в принципе не способны «развалить» функцию автокорреляции, рассчитанную по наблюдениям солнечных пятен в телескоп. Для того, чтобы ее «развалить» нужно ввести погрешности временной привязки «не менее +/-5,5 лет». Это очень простые для понимания вещи, которые легко объясняются «на пальцах». Автор публикации [Никифоров, 2009] явно ошибся. Его ошибка обусловлена нарушением технологии моделирования. Последнее непременно должно включать два элемента: собственно математическое моделирование и детальный анализ смысла полученных результатов, выполняемый в рамках теории и практики такой дисциплины, как обработка сигналов.
3. Допустим, что автор публикации [Никифоров, 2009] прав. Вычисленные им величины погрешностей привязки действительно объясняют проблему «неправильной» функции автокорреляции наблюдений солнечных пятен восточных астрономов. Как это решает проблему «неправильного» коэффициента корреляции наблюдений солнечных пятен и полярных сияний? В соответствии с ним, эти ряды сдвинуты на пол фазы гармоники с периодом 11 лет. Никак. То есть, автор публикации обозначил одну проблему, решил (якобы решил) совершенно другую, но декларировал, что решена именно первая проблема. В другой популяции [Никифоров, 2009, Становление] тоже приведены данные об отсутствии корреляции наблюдений солнечных пятен и полярных сияний. «Эффект может быть объяснен ошибками датировки документов в среднем на половину солнечного цикла, то есть на 5-6 лет». Вначале отметим, что цитата полностью соответствует нашему объяснению «на пальцах» в замечании по пункту 2. Для того, чтобы «развалить» функцию автокорреляции наблюдений солнечных пятен нужно ввести погрешности временной привязки «не менее +/-5,5 лет». Теперь, по сути. Предположение об ошибках «датировки документов … на 5-6 лет» в контексте рассматриваемой проблемы ставит крест на достоверности последних. То есть китайские хроники превращаются в свалку хронологически не увязанных событий. Кроме того, это предположение автоматически распространяется и на датировки наблюдений вспышек новых звезд и солнечных затмений. Это означает, что наблюдения китайских астрономов никакой ценности для науки не представляют, что и констатировали авторы публикации [Носовский, Фоменко, 2009, Пегая орда].
4. В пределы минимума Маундера попало 14 наблюдений солнечных пятен восточных астрономов [Letfus, 2000]. Их европейцы в телескоп не видели. В списке из публикации [Xu, 2000] в минимум Маундера попало 16 наблюдений. В публикации [Никифоров, 2009, Оценка погрешности] во внимание принято 154 наблюдения (период 1065-1684 годов) из последнего списка. То есть более 10 процентов из них попали в минимум Маундера. Эту проблему невозможно разрешить предположением о том, что меньшая часть наблюдений имеет ошибку привязки в пределах 1-4 года или даже больше. Если имеются ошибки привязки, то они проявились во всех 16 наблюдениях восточных астрономов, а не в части из них. Если же поставить под сомнение достоверность всех 16 наблюдений восточных астрономов как это предполагается в публикации [Никифоров, 2010], то это автоматически означает, что ВСЕ их наблюдения недостоверны. Проблему попадания наблюдений солнечных пятен восточных астрономов в период минимума Маундера невозможно решить «хитрыми» способами.
Эти замечания сводят доказательную базу математического моделирования, как единственного основания гипотезы автора публикации [Никифоров, 2009, Оценка погрешности], к нулю. Вместе с тем, следует отметить, что им внесен существенный вклад в дальнейшее обоснование вывода авторов публикации [Носовский, Фоменко, 2009, Пегая орда] о том, что наблюдения китайских астрономов – самые обычные фантазии. Об этом свидетельствуют «неправильные» коэффициент корреляции наблюдений полярных сияний и солнечных пятен, а так же «неправильная» функция автокорреляции последних.

Солнечные пятна восточных астрономов

А.М. Тюрин

Выпуски сборника