Nová studie obrací moderní techniky „hlubokého učení“ na Galileovy rané nákresy Slunce.
Je to fascinující myšlenka k zamyšlení.
Jak přesně vypadalo Slunce před staletími? Co bychom viděli, kdyby astronomové v době Keplera a Galilea měli k dispozici moderní technologii sledující Slunce v celém elektromagnetickém spektru?
Díky moderní umělé inteligenci může existovat způsob, jak skutečně „vidět“, v jakém stavu se Slunce nacházelo v dávných dobách. Nedávný studie s názvem „Generování moderních družicových dat z kreseb slunečních skvrn Galilea v roce 1612 pomocí Deep Learning“ z února 2021 v časopise Astrophysical Journal of the American Astronomical Society použil inovativní sadu dedukcí k porovnání náčrtů slunečních skvrn s moderními pohledy z pozemních a vesmírných pozorování. Studii vedl Harim Lee z Kyung Hee University v Jižní Koreji.
AI vs. SDO: každý pár je skutečný obrázek SDO (vlevo) versus „obrázek hlubokého učení“ (vpravo) vytvořený ve studii. Kredit : Harim Lee a kol. 2021
Galileo a Slunce
Záznamy slunečních skvrn představují jednu z nejdelších dostupných sad astronomických dat, která sahá až k čínským pozorováním v roce 1128 n. l. Před érou dalekohledu byly příležitostně vidět a zaznamenat velké sluneční skvrny pouhým okem, když tlumené Slunce prosvítalo skrz nízká mlha nebo opar v blízkosti východu nebo západu slunce.
Galileo si ponechal a pečlivý záznam aktivity slunečních skvrn, skicoval to, co viděl několik měsíců počínaje létem 1612. Navzdory legendám je příběh, že Galileo oslepl, když pozoroval Slunce, apokryfní – místo toho použil projekční metodu, kdy obraz Slunce vrhl přes primitivní helioskopem do zatemněné místnosti.
Náčrtky Galileových slunečních skvrn. Kredit: Projekt Galileo /Rice University/Public Domain.
Galileo samozřejmě netušil, co přesně jsou sluneční skvrnybyli. Dnes víme, že tyto oblasti magnetického toku ve sluneční fotosféře jsou chladnější než okolní oblasti a na oslnivé tváři Slunce se jeví jako černé. A co víc, polarita skupin a párů slunečních skvrn nejen naznačuje jejich asociaci s konkrétním 11letým slunečním cyklem, ale jejich výskyt v zeměpisné šířce na tváři Slunce postupuje v cyklu, který začíná od vysokých zeměpisných šířek na začátku a poté se pohybuje směrem k sluneční rovník, v tom, co je známé jako Spörerův zákon . Slunce také otočí polaritu každý 11letý cyklus a dva cykly (22 let) se rovnají jednomu Haleovu cyklu.
Helioskop z počátku 17. století velmi podobný Galileovu, který zde používal astronom otec Christoph Sheiner ke skicování slunečních skvrn. Veřejná doména.
Dnes mise jako Solar Dynamics Observatory NASA a společná NASA/European Space Agency (ESA) Solar Heliospheric Observatory (SOHO) monitorují Slunce v celém spektru nepřetržitě. To nám dává mnohem robustnější a holističtější obraz toho, co se děje se Sluncem. Díky těmto misím nyní víme, že aktivita slunečních skvrn je úzce spojena s dalšími jevy, včetně faculae viděných ve fotosféře až po hroty, protuberance a výrony koronální hmoty pozorované v horní sluneční chromosféře…
Ale jak mohly tyto neviditelné události ve skutečnosti vypadat v Galileově době?
Pečlivé sluneční náčrty provedené na Mt. Wilson. Koule představuje Zemi pro srovnání. Kredit : Mount Wilson Observatory
Výzkumníci ve studii si uvědomili, že ve skutečnosti máme moderní analog, který překlene propast mezi starými a novými metodami zaznamenávající sluneční aktivitu. Od roku 1917 zkušení pozorovatelé na Mount Wilson observatoř v jižní Kalifornii nakreslili tvář Slunce každý jasný den. To se provádí pomocí 150stopé sluneční věže na pozemku observatoře a – stejně jako v Galileově době – skicování se provádí pomocí projekce Slunce do zatemněné místnosti. Můžete si to prohlédnout fascinující moderní nahrávka online.
Promítání slunečního disku na Mt. Wilson. Licence Davefoc/Wikimedia Commons 3.0.
Trénink umělé inteligence k pozorování Slunce
Výzkumníci si uvědomili, že tyto náčrtky se nyní provádějí souběžně s moderními pozorováními napříč spektrem, což dává programům umělé inteligence něco, s čím lze „ověřit fakta“. Pomocí kreseb vytvořených ze Slunce z let 2011 až 2015 oproti datům SDO byli výzkumníci schopni „naučit“ program replikovat širokospektrální diagramy s vysokou věrností. Nakonec model hlubokého učení použil srovnávací sadu 1 046 párů skic slunečních skvrn oproti snímkům SDO.
'Nejobtížnější částí bylo upřesnění dat náčrtu slunečních skvrn,' řekl LeeVesmír dnes.„Chtěli jsme, aby byly do modelu AI (pro) školení a testování zadávány pouze informace o slunečních skvrnách. Původní kresba sluneční skvrny Mt. Wilson však obsahuje nejen sluneční skvrnu, ale také mnoho informací, jako je čas a datum pozorování a umístění sluneční skvrny. Ručně jsme vymazali všechna písmena z původního obrázku a nechali jsme jen sluneční skvrny.“
Poté to tým zapnul na náčrtech vytvořených Galileem se zajímavými výsledky:
Sluneční aktivita simulovaná v průběhu léta 1612 na základě pozorování Galilea. Kredit : Harim Lee a kol 2021.
'Historické kreslení slunečních skvrn je velmi důležitým zdrojem pro pochopení minulé sluneční aktivity,' říká Lee v nedávném článku na toto téma. 'Naše výsledky ukazují, že bipolární struktury magnetogramů generovaných AI jsou v souladu se strukturami původních a jejich nepodepsané magnetické toky jsou v souladu s těmi původními.'
To by mohlo být také použito v historickém kontextu k získání nového náhledu na další události, jako je Velká Carringtonská super-vzplanutí z roku 1859. Tato nechvalně známá masivní erupce vyslala polární záři viditelné až na jih do Karibiku a ve skutečnosti vyvolala dostatečný proud k nastavení telegrafu. kanceláře v plamenech.
Aktualizace: ve skutečnosti tým ve studii v této věci skutečně uvolnil techniku velmi konkrétní událost .
Tato technika přichází ve fascinujícím okamžiku pro Slunce a moderní sluneční aktivitu Sluneční cyklus 25 se teprve naplno rozjíždí v roce 2021. Bude oslňovat, nebo – jako 24 před tím – zhasne? Pokud se podíváme do budoucnosti, tato metoda pro extrapolaci toho, jak by Slunce vypadalo z jednoduchých skic slunečních skvrn, by mohla být také použita, pokud bychom přerušili některé ze současných vesmírných aktiv.
Je fascinující vidět moderní technologicky vyspělou astronomii asistovanou low-tech metodou „ruka-oko“ jednoduše skicovat a zaznamenávat to, co pozorovatel vidí, promítnuté z okuláru.
Hlavní obrazový kredit: V roce 1999 odskočil ze Slunce velký výron kukuřičné hmoty. Poděkování: NASA/ESA
