Galileo solpletskitser versus moderne deep learning AI

Det er en fascinerende tanke at overveje.

Hvordan så solen præcis ud, århundreder siden? Hvad ville vi se, hvis astronomer tilbage på Keplers og Galileos tid havde moderne teknologi til at overvåge Solen på tværs af det elektromagnetiske spektrum, tilgængelig for dem?

Takket være moderne kunstig intelligens, der kan være en måde at 'se' lige hvilken tilstand Solen var i, helt tilbage i fordums dage. En nylig undersøgelse, med titlen "Generation of Modern Satellite Data from Galileo Sunspot Drawings in 1612 by Deep Learning" ud februar 2021 i Astrofysisk tidsskrift fra American Astronomical Society brugte et innovativt sæt deduktioner til at sammenligne skitser af solpletter med moderne udsigter fra jord- og rumbaserede observationer. Undersøgelsen blev ledet af Harim Lee fra Kyung Hee University i Republikken Sydkorea.

Galileo og Solen

Solplet-registreringer repræsenterer et af de længste sæt af astronomiske data, der er tilgængelige, går helt tilbage til kinesiske observationer i 1128 A.D. Før teleskopets æra, stor, solpletter med blotte øjne ville lejlighedsvis blive set og registreret, som den dæmpede Sol skinnede gennem en lav tågebanke eller skydis nær solopgang eller solnedgang.

Galileo førte en omhyggelig registrering af solpletaktivitet, skitsere, hvad han så i flere måneder fra sommeren 1612. Trods legenden, historien om, at Galileo blev blind og observerede Solen, er apokryfisk – i stedet, han brugte projektionsmetoden, at kaste billedet af Solen gennem et primitivt helioskop ind i et mørklagt rum.

Selvfølgelig, Galileo anede ikke præcist, hvad solpletter var. I dag, vi ved, at disse områder med magnetisk flux i solfotosfæren er køligere end de omkringliggende områder, fremstår sort mod solens blændende ansigt. Hvad mere er, polariteten af ​​solpletgrupper og -par angiver ikke kun deres tilknytning til en bestemt 11-årig solcyklus, men deres udseende i breddegrad på Solens overflade skrider frem gennem en cyklus, begyndende fra høje breddegrader tidligt og derefter bevæge sig mod solens ækvator, i det, der er kendt som Spörers lov. Solen vender også polariteten hver 11-års cyklus, og to cyklusser (22 år) svarer til en Hale-cyklus.

I dag, missioner som NASA's Solar Dynamics Observatory og det fælles NASA/European Space Agency (ESA's) Solar Heliospheric Observatory (SOHO) overvåger Solen over hele spektret, døgnet rundt. Dette giver os et meget mere robust og holistisk billede af, hvad der foregår med Solen. Takket være disse missioner, vi ved nu, at solpletaktivitet er tæt forbundet med andre fænomener, at inkludere faculae set i fotosfæren til spicules, prominenser og koronale masseudstødninger set i den øvre solkromosfære ...

Men hvordan kunne disse usete begivenheder faktisk have set ud, på Galileos tid?

Forskere i undersøgelsen indså, at vi faktisk har en moderne analog til at bygge bro mellem gamle og nye metoder, der kroniserer solaktivitet. Siden 1917, dygtige observatører ved Mount Wilson-observatoriet i det sydlige Californien har skitseret Solens ansigt, hver klar dag. Dette gøres ved hjælp af det 150-fods Solar Tower på observatoriets kompleksgrund, og - ligesom i Galileos tid - skitseres der ved hjælp af en projektion af Solen ind i et mørklagt rum. Du kan gennemse denne fascinerende moderne plade online.

Træning af AI til at observere solen

Forskere indså, at disse skitser nu udføres samtidig med moderne observationer på tværs af spektret, at give kunstig intelligens-programmer noget at 'fakta-tjekke' i forhold til. Ved hjælp af tegninger lavet af Solen fra 2011 til 2015 versus SDO-data, forskere var derefter i stand til at 'lære' programmet til at replikere bredspektrede diagrammer med høj kvalitet. Ultimativt, Deep learning-modellen brugte et sammenligningssæt på 1, 046 par solpletskitser versus SDO-billeder.

Dernæst vendte holdet dette på skitserne lavet af Galileo, med spændende resultater.

"Historisk solplettegning er meget vigtige ressourcer til at forstå tidligere solaktivitet, " siger Lee i det nylige papir om emnet. "Vores resultater viser, at de bipolære strukturer af de AI-genererede magnetogrammer er i overensstemmelse med de originale, og deres usignerede magnetiske flux er i overensstemmelse med de originale."

Dette kunne også bruges i en historisk sammenhæng til at skaffe ny indsigt til andre begivenheder, såsom Great Carrington Super-flare fra 1859. Denne berygtede massive flare sendte nordlys synlige så langt sydpå som Caribien, og faktisk inducerede nok strøm til at sætte telegrafkontorer i brand.

Denne teknik kommer på et fascinerende tidspunkt for Solen og moderne solaktivitet, da solcyklus 25 lige er i gang for alvor i 2021. Vil det blænde, eller-som 24 før det-fizzle? Ser frem til fremtiden, denne metode til at ekstrapolere, hvordan solen ville se ud fra simple solpletskitser, kunne også anvendes, skal vi indstille nogen af ​​de nuværende rumbaserede aktiver.

Det er fascinerende at se moderne højteknologisk astronomi assisteret af lavteknologien, hånd-øje metode til blot at skitsere og registrere, hvad observatøren ser, projiceret fra okularet.