这样的事情,可想而知对数据的准确性乃至时效性都会有严格的哀求。但是你知道吗?在某些研究中,我们乃至可以对几百年前的数据进行剖析,进而帮助我们得出结论!
在太阳乃至天文学的研究中,韶光尺度是个非常主要的观点。韶光尺度决定了在研究中须要关注什么物理量和物理征象。
而不同的研究工具也对应了不同的韶光尺度。

耀斑能量开释过程的韶光尺度是秒到分钟
日冕物质抛射穿过日冕的韶光尺度是小时到天
黑子的均匀生命周期是两周
太阳自转周期大概是一个月
更长期的,太阳生动程度有11年的周期
我们现在(2019年)正处于第24个太阳周的末端的太阳沉着期。
不过,不同太阳活动周之间太阳的生动度也有差异。
400年间太阳黑子活动情形
比如著名的Maunder极小期,在1645到1715年这几十年里,太阳黑子数非常非常低。
这种征象让学者不禁预测:太阳活动是否存在比11年更长的周期?
在研究太阳的超长周期的时候,当然须要把过去几百年的数据整合起来去剖析变革趋势。
问题来了,把几百年前的数据和现在的黑子数据放在一起,这种超过世纪的数据比拟是故意义的吗?结果可信度有多大?
这个问题,登上了Nature Astronomy的封面。
PS:Nature Astronomy 把官推头像都换成了这张图
这篇文章中提出了导致结果不可信的来源:
1
望远镜不同,不雅观测者不同,可能会导致终极不雅观结果测差异很大。由于科技在发展,我们现在已经可以做到精度为0.5角秒的完备不间断的整日面不雅观测,而几百年前,只有肉眼和光学透镜。毕竟1960之后才有可以用于科研的打算机。
2
利用古老数据的其余一个问题是:同一个不雅观测者的洞察力也是随韶光变革的,尤其是在利用肉眼望远镜的年代,随着不雅观测者的朽迈,视力不雅观测时长等成分会影响不雅观测结果。
3
人对事宜的认知也在发生变革。
4
短缺均匀而连续的不雅观测。这个问题在当代不雅观测中险些不存在,就像SDO卫星,24小时都能瞥见太阳,能一贯做不间断不雅观测。老数据中会涌现由于不雅观测者的缺席等不可抗拒成分造成的数据不连续。
5
对付事宜强弱的认证困难。由于老数据中不包含绝对定标。
对此,文章中给出了一个例子:
图左是400年前对付黑子的记录,图右是现在对付黑子的不雅观测。
图左在一幅图上画出了黑子蜕变的过程,记录标明黑子从多个黑子群合并成一个黑子群。如图右也是黑子群,但是很难说这到底是一个黑子群还是两个黑子群。
这便是问题之一:我们很难定义分多开的两个黑子群算是两个黑子群?白光不雅观测中的多大的黑斑算是一个黑子?黑子中有多少次级构造能算是一个黑子群?
实在这些都是模棱两可的问题,存在很大的主不雅观性。
只要评判标准存在主不雅观性,那么结果唯一性就会受到影响。
虽然当代不雅观测面临这样的定义边界模糊的问题,由于不雅观测设备精良,不雅观测者多,以是得到的不雅观测结果同等性很高:
图a是不同科学家不雅观测的太阳黑子群的数量,图b中一个黑点表示一个不雅观测,连线表示不雅观测的相互印证。
图中可以看出来这400年的不雅观测里,前200年可以相互印证的不雅观测很少,而且大家不雅观测的差异比较大,线图给出的结果比较分歧一。从1850年开始,可以相互印证的不雅观测开始明显增多,不同不雅观测者的结果也比较统一。
如果但看后面这一段,并没有很强的周期性,太阳黑子数相比拟较稳定。
其余一个角度,数据覆盖率。
连续韶光序列剖析中,不雅观测韶光覆盖率非常主要。不雅观测韶光覆盖率越高,结果就越可信。现在的不雅观测可以做到完备连续不雅观测,由于环球都有不雅观测站,而且还有可以持续不雅观测的不雅观测卫星。而老数据的韶光覆盖率就很差了
这也是我们须要小心利用老数据的一个主要缘故原由
Nature-Astronomy中这篇文章对付不雅观测的韶光覆盖率也做了剖析。
可以看出对付位置的记载在1820年之后才涌现连续的覆盖率超过20%的不雅观测,在此之前的绝大多数年份有记载的数据覆盖率不超过5%。
从这些角度来看待这400年的黑子数据,就可以很直不雅观的看出哪些数据是可信的,哪些数据是不可信的。
这个太阳黑子的例子给科研者供应了一个很好的数据展示典范。很少有科研者能做到这件事,便是见告大家自己所用的数据里面哪些是更可信的,哪些是值得疑惑的,并在数据上把衡量可信度的指标标记上去。
在实际的科研中,实在常常会碰着类似须要组合数据联合不雅观测的手段,须要把很多不雅观测资料组合起来去阐明一个物理征象。这个时候就须要非常小心。
把不同韶光不同仪器不雅观测的同一个物理量的韶光序列用于剖析的时候,要时候自己明白哪些数据是更可信的,同时在事情总结和文章的时候也有责任让读者理解不同部分数据的可信度。
题外话
在自己须要定剖断标准的时候,要只管即便避免主不雅观身分。
比如定一个阈值来决定白光整日面不雅观测中多大黑斑算一个黑子这个问题。就像定一个阈值来划分问有多根少头发算秃子,多少根头发算乌黑浓密一样(扎心了)。
从这个角度看,用亮度离群值总面积比数黑子数来表征生动度该当更得当一些。
总之,如果仔细整合、小心求证,那么,即便是几百年前的老数据,也可以在科学研究中大放异彩!
参考资料及图片来源:
www.helioviewer.org
nasa.gov
Wikipedia : solar maximum
CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=969067
Wikipedia : maunder minimum
giphy.com
来源:石头科普事情室编辑:井上菌
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