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Sonnenflecken sind Stellen auf der Sonnenoberfläche, die mit etwa 4‘000°C deutlich kälter sind als ihr Umfeld. Sie entstehen auf Grund von Störungen im Magnetfeld der Sonne.

Anzahl, Grösse und Form der Flecken verändern sich stets. Während zu Beginn eines Zyklus sehr wenige oder gar keine Flecken zu sehen sind, steigt deren Anzahl und Grösse an, bis ein Maximum erreicht ist und der Zyklus von vorne beginnt.

„Sonne flecken- & fackelfrei“ (ETH-Bibliothek, Hochschularchiv, Hs 1304:3272. Sonnenfleckenzeichnung vom 29. Januar 1901).

Die Geschichte der Sonnenfleckenbeobachtungen an der ETH Zürich beginnt eigentlich im Jahr 1847 in Bern mit Rudolf Wolfs Berufung zum Leiter der dortigen Sternwarte. Bereits im Mai des Folgejahres berichtet er an einer Sitzung der Naturforschenden Gesellschaft von der Beobachtung einer grossen Fleckengruppe auf der Sonne. Spätestens als Wolf 1852 eine Korrelation zwischen Magnetnadelschwankungen und dem Auftreten von Sonnenflecken feststellt, ist sein Interesse an der Thematik endgültig geweckt. Um allfälligen Zyklen in der Sonnenfleckenbildung möglichst rasch auf die Schliche zu kommen, wirft Wolf zuerst einen Blick in die Vergangenheit, sammelt in Archiven und Bibliotheken möglichst viele historische Aufzeichnungen von Sonnenfleckenbeobachtungen. Die heterogenen Beschreibungen bringt er mit Hilfe der Einführung einer Sonnenfleckenrelativzahl miteinander in Einklang und stellt fest, dass die vielfältigen Aufzeichnungen, die bis zurück ins Jahr 1610 reichen, auf einen Zyklus von rund 11.1 Jahren hinweisen. Daher ist es wenig erstaunlich, dass sich Wolf, als er 1855 zum Professor für Astronomie an das Eidgenössischen Polytechnikum in Zürich berufen wird, sogleich auf die Erforschung der Sonne konzentriert. Als Direktor der Eidgenössischen Sternwarte macht er Zürich zum internationalen Zentrum für Sonnenforschung. Die für die Vergangenheit zusammengestellte Sonnenfleckenstatistik setzt er für die Gegenwart systematisch fort.

Als Nachfolger Wolfs setzt Alfred Wolfer 1894 die Sonnenfleckenbeobachtungen fort. Er führt eine neue Fleckenzählweise ein. Parallelbeobachtungen nach alter und neuer Zählweise und Anwendung der Relativzahl garantieren die Kontinuität der Sonnenfleckenstatistik. Als weitere Neuerung führt Wolfer die Sonnenfleckenzeichnungen ein. Mit Hilfe eines Fernrohrs wird täglich ein Abbild der Photosphäre auf eine gedruckte Vorlage projiziert, auf der die Flecken und Fackeln von Hand nachgezeichnet werden. Der Sonnenfleckenzählung wohnt eine subjektive Komponente inne, der Wolf mit der Relativzahl beizukommen versuchte. Dem stellt nun Wolfer messbare Grössen wie Flecken- und Fackelgrösse sowie die Bestimmung ihrer Anordnung und Koordinaten auf der Photosphäre an die Seite. Wolfer hatte bereits 1883 als Assistent an der Eidgenössischen Sternwarte mit den Projektionsbildzeichnungen begonnen.

Zeichnungen aus einer aktiveren Phase. Es ist schön zu sehen, wie die Flecken auf der rotierenden Sonne wandern (ETH-Bibliothek, Hochschularchiv, Hs 1304:1570-1572. Sonnenfleckenzeichnungen vom 3.-5. April 1894).

Seine Nachfolger William Brunner und Max Waldmeier setzen Sonnfleckenzählung und -zeichnung fort. 1980 beschliesst die ETH Zürich die systematische Sonnenfleckenüberwachung aufzugeben. Heute werden die rund 28‘000 Sonnenzeichnungen vom Hochschularchiv der ETH Zürich gehütet.

Literatur:

H.U. Keller. Rudolf Wolf und die ehem. Eidgenössische Sternwarte in Zürich. In: Orion: Zeitschrift der Schweizerischen Astronomischen Gesellschaft, Jg. 51, Nr. 254, Februar 1993. S. 4-11.

Abschied von der Eidgenössischen Sternwarte: Keine Weiterführung der Sonnenfleckenbeobachtungen. In: NZZ, 15.2.1980.

[:en]Sunspots are patches on the sun’s surface which, at around 4,000°C, are considerably colder than their surroundings. They are formed by disturbances in the sun’s magnetic field.

The number, size and shape of the spots change constantly. While very few or even no spots are visible at the beginning of a cycle, their number and size increases until a maximum has been reached and the cycle starts from scratch again.

“The sun, spot and facula-free” (ETH Library, University Archives, Hs 1304:3272. Drawing of a sunspot from 29 January 1901).

The history of sunspot observations at ETH Zurich really began in Bern in 1847 with Rudolf Wolf’s appointment as head of the city’s observatory. By May of the following year, he already reported the observation of a large cluster of spots on the sun at a Nature Research Society meeting. By the time Wolf discovered a correlation between magnetic needle fluctuations and the emergence of sunspots in 1852, his interest in the subject had been aroused once and for all. In order to trace potential cycles in the formation of sunspots as swiftly as possible, Wolf began by looking into the past, collecting as many historical drawings of sunspot observations as possible in archives and libraries. He reconciled the heterogeneous descriptions by introducing the relative sunspot number and discovered that the various drawings dating back to the year 1610 indicated a cycle of around 11.1 years. Consequently, it is hardly surprising that Wolf immediately focused on solar research when he was appointed as a professor of astronomy at the Polytechnic School in Zurich (now ETH Zurich). As director of the Federal Observatory, he transformed Zurich into an international hub for solar research. He systematically continued the sunspot statistics he had compiled for the past for the present.

When Alfred Wolfer succeeded Wolf in 1894, he continued with the sunspot observations, introducing a new method for counting the spots. Parallel observations conducted using the old and new counting methods, and the use of the relative number guaranteed the continuity of the sunspot statistics. And Wolfer introduced another novelty: sunspot drawings. With the aid of a telescope, an image of the photosphere was projected onto a printed template, where the spots and faculae were drawn by hand. Counting sunspots has an inherent subjective component, which Wolf had endeavoured to negotiate with the relative number. Wolfer now added measurable factors, such as spot and facula size, and the determination of their order and coordinates on the photosphere. Wolfer had already started his projection image drawings as an assistant at the Federal Observatory in 1883.

Drawings from a more active phase. It is nice to see how the spots wander on the revolving sun (ETH Library, University Archives, Hs 1304:1570-1572. Sunspot drawings from 3 – 5 April 1894).

Wolfer’s successors, William Brunner and Max Waldmeier, continued counting and drawing sunspots. In 1980, ETH Zurich decided to abandon systematic sunspot monitoring. Today, the roughly 28,000 drawings of the sun are curated by the ETH-Zurich University Archives.

 

Further reading:

H.U. Keller. Rudolf Wolf und die ehem. Eidgenössische Sternwarte in Zürich. In: Orion: Zeitschrift der Schweizerischen Astronomischen Gesellschaft, Jg. 51, No. 254, February 1993. pp. 4-11.

Abschied von der Eidgenössischen Sternwarte: Keine Weiterführung der Sonnenfleckenbeobachtungen. In: NZZ, 15.2.1980.[:]