دراسة جديدة تحول تقنيات 'التعلم العميق' الحديثة على رسومات جاليليو المبكرة للشمس.
إنها فكرة رائعة يجب مراعاتها.
كيف كانت تبدو الشمس بالضبط ، منذ قرون؟ ماذا سنرى ، إذا كان علماء الفلك في زمن كبلر وجاليليو لديهم تكنولوجيا حديثة لمراقبة الشمس عبر الطيف الكهرومغناطيسي ، متاحة لهم؟
بفضل الذكاء الاصطناعي الحديث ، قد تكون هناك طريقة فعلية 'لرؤية' الحالة التي كانت عليها الشمس ، في طريق العودة في تلك الأيام الماضية. حديثا دراسة بعنوان 'توليد بيانات الأقمار الصناعية الحديثة من رسومات Galileo Sunspot في عام 1612 بواسطة Deep Learning'في فبراير 2021 في مجلة الفيزياء الفلكية للجمعية الفلكية الأمريكية ، استخدمت مجموعة مبتكرة من الاستنتاجات لمقارنة رسومات البقع الشمسية مع المناظر الحديثة من الملاحظات الأرضية والفضائية. قاد الدراسة Harim Lee من جامعة Kyung Hee في جمهورية كوريا الجنوبية.
AI مقابل SDO: كل زوج عبارة عن صورة SDO حقيقية (على اليسار) مقابل 'صورة التعلم العميق' (على اليمين) التي تم إنشاؤها في الدراسة. تنسب إليه : حريم لي وآخرون. 2021
جاليليو والشمس
تمثل سجلات البقع الشمسية واحدة من أطول مجموعات البيانات الفلكية المتاحة ، وتعود إلى الأرصاد الصينية في عام 1128 بعد الميلاد. بنك ضباب منخفض أو ضباب سحابة بالقرب من شروق الشمس أو غروبها.
احتفظ جاليليو ب سجل دقيق من نشاط البقع الشمسية ، ورسم ما رآه لعدة أشهر بدءًا من صيف عام 1612. على الرغم من الأسطورة ، فإن قصة أن غاليليو قد أعمى وهو يراقب الشمس هي قصة ملفقة - بدلاً من ذلك ، استخدم طريقة الإسقاط ، حيث يلقي صورة الشمس من خلال بدائية helioscope في غرفة مظلمة.
رسومات غاليليو للبقع الشمسية. تنسب إليه: مشروع جاليليو / جامعة رايس / المجال العام.
بالطبع ، لم يكن لدى جاليليو أي فكرة بالضبط عن البقع الشمسيةكانت. اليوم ، نعلم أن مناطق التدفق المغناطيسي هذه في الغلاف الضوئي الشمسي أكثر برودة من المناطق المحيطة بها ، وتبدو سوداء في مواجهة وجه الشمس المبهر. علاوة على ذلك ، فإن قطبية مجموعات وأزواج البقع الشمسية لا تدل فقط على ارتباطها بدورة شمسية معينة مدتها 11 عامًا ، ولكن ظهورها في خط العرض على وجه الشمس يتقدم خلال دورة ، بدءًا من خطوط العرض المرتفعة في وقت مبكر ثم تتحرك نحو خط الاستواء الشمسي ، فيما يعرف بـ قانون سبورر . تقلب الشمس أيضًا قطبية كل دورة مدتها 11 عامًا ، ودورتان (22 عامًا) تساوي دورة هيل واحدة.
منظار حلقي من أوائل القرن السابع عشر يشبه إلى حد بعيد مجسم جاليليو ، استخدمه هنا عالم الفلك الأب كريستوف شاينر لرسم البقع الشمسية. المجال العام.
واليوم ، تراقب بعثات مثل مرصد ديناميات الطاقة الشمسية التابع لوكالة ناسا ومرصد الغلاف الشمسي للغلاف الشمسي (SOHO) التابع لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA) الشمس عبر الطيف على مدار الساعة. هذا يعطينا صورة أكثر قوة وشمولية لما يحدث مع الشمس. بفضل هذه المهمات ، نحن نعلم الآن أن نشاط البقع الشمسية مرتبط ارتباطًا وثيقًا بظواهر أخرى ، لتشمل الملامح التي تُرى في الفوتوسفير إلى الأشواك والنتوءات والانبعاثات الكتلية الإكليلية التي شوهدت في الغلاف اللوني الشمسي العلوي ...
ولكن كيف يمكن أن تبدو هذه الأحداث غير المرئية في أيام غاليليو؟
تم تنفيذ الرسومات الشمسية الدقيقة في جبل ويلسون. تمثل الكرة الأرض للمقارنة. تنسب إليه : مرصد جبل ويلسون
أدرك الباحثون في الدراسة أن لدينا بالفعل نظيرًا حديثًا لسد الفجوة بين الأساليب القديمة والجديدة التي تؤرخ للنشاط الشمسي. منذ عام 1917 ، كان المراقبون المهرة في مرصد جبل ويلسون في جنوب كاليفورنيا رسموا وجه الشمس كل يوم صافٍ. يتم ذلك باستخدام برج الطاقة الشمسية الذي يبلغ ارتفاعه 150 قدمًا على أرض مجمع المرصد - تمامًا كما في أيام جاليليو - يتم الرسم باستخدام إسقاط الشمس في غرفة مظلمة. يمكنك الاطلاع على هذا سجل حديث رائع عبر الانترنت.
إسقاط القرص الشمسي في جبل ويلسون. رخصة Davefoc / ويكيميديا كومنز 3.0.
تدريب الذكاء الاصطناعي لمراقبة الشمس
أدرك الباحثون أن هذه الرسومات يتم تنفيذها الآن بالتزامن مع الملاحظات الحديثة عبر الطيف ، مما يمنح برامج الذكاء الاصطناعي شيئًا 'للتحقق من الحقائق' ضده. باستخدام الرسومات المصنوعة من الشمس من 2011 إلى 2015 مقابل بيانات SDO ، تمكن الباحثون بعد ذلك من 'تعليم' البرنامج لتكرار الرسوم البيانية واسعة النطاق بدقة عالية. في النهاية ، استخدم نموذج التعلم العميق مجموعة مقارنة مكونة من 1046 زوجًا من رسومات البقع الشمسية مقابل صور SDO.
قال لي: 'كان الجزء الأصعب هو تحسين بيانات رسم البقع الشمسية'الكون اليوم.'أردنا إدخال معلومات البقع الشمسية فقط في نموذج الذكاء الاصطناعي (من أجل) التدريب والاختبار. ومع ذلك ، فإن الرسم الأصلي للبقع الشمسية في جبل ويلسون لا يحتوي على البقع الشمسية فحسب ، بل يحتوي أيضًا على الكثير من المعلومات مثل وقت وتاريخ المراقبة وموقع البقعة الشمسية. مسحنا يدويًا جميع الأحرف من الصورة الأصلية وتركنا البقع الشمسية فقط '.
بعد ذلك ، حوّل الفريق هذا إلى الرسومات التي رسمها غاليليو ، وكانت النتائج مثيرة للاهتمام:
تمت محاكاة النشاط الشمسي بمرور الوقت خلال صيف عام 1612 ، بناءً على ملاحظات غاليليو. تنسب إليه : Harim Lee et al 2021.
يقول لي في الورقة البحثية الأخيرة حول هذا الموضوع: 'يعد الرسم التاريخي للبقع الشمسية موارد مهمة جدًا لفهم النشاط الشمسي السابق'. 'تُظهر نتائجنا أن الهياكل ثنائية القطب للمغناطيسات التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي تتوافق مع تلك الموجودة في الأصلية وأن تدفقاتها المغناطيسية غير الموقعة تتوافق مع تلك الموجودة في التدفقات المغناطيسية الأصلية.'
يمكن استخدام هذا أيضًا في سياق تاريخي لاستنباط رؤية جديدة لأحداث أخرى ، مثل Great Carrington Super-flare لعام 1859. أرسل هذا التوهج الضخم سيئ السمعة شفقًا مرئيًا في أقصى الجنوب مثل منطقة البحر الكاريبي ، وأدى في الواقع إلى إحداث تيار كافٍ لضبط التلغراف مكاتب مشتعلة.
تحديث: في الواقع ، قام فريق الدراسة في الواقع بتحويل التقنية إلى هذا الأمر حدث محدد للغاية .
تأتي هذه التقنية في منعطف رائع للشمس والنشاط الشمسي الحديث ، مثل الدورة الشمسية 25 بدأ العمل بشكل جدي في عام 2021. هل سيبهر ، أم - مثل 24 قبله - يتلاشى؟ بالنظر إلى المستقبل ، يمكن أيضًا تطبيق هذه الطريقة لاستقراء شكل الشمس من رسومات بسيطة للبقع الشمسية ، إذا توقفنا عن أي من الأصول الفضائية الحالية.
إنه لأمر رائع أن ترى علم الفلك الحديث عالي التقنية مدعومًا بأسلوب العين اليدوي الذي يعتمد على تقنية منخفضة في رسم وتسجيل ما يراه المراقب ، من خلال العدسة العينية.
ائتمان الصورة الرئيسية: قفز كتلة ذرة كبيرة من الشمس في عام 1999. Credit: NASA / ESA
