Manchas solares: el contexto histórico

Posiblemente el filósofo griego Anaxágoras observara una mancha solar en el año 467 a.C., y parece que hay referencias dispersas a dicho fenómeno en la literatura clásica, la más directa de Teofrasto de Atenas, discípulo de Aristóteles, en torno al año 350 a.C. Sin embargo en la filosofía aristotélica, el universo era considerado perfecto e inmutable. Una mancha en el Sol, que además podía aparecer y desaparecer, supondría la presencia de cambios en el firmamento. Es por esto, junto con la dificultad para observar las manchas a simple vista, por lo que las referencias a las manchas solares son muy escasas en Occidente hasta el siglo XVII. El primer dibujo de una mancha solar, recogido en la Figura, se lo debemos al monje inglés John de Worcester (1128). En ese primer dibujo se ilustraron tanto la umbra como la penumbra de las manchas, junto con el texto: «esta mañana ha aparecido algo como dos círculos negros dentro del disco del Sol, uno en la parte de arriba más grande y el otro, abajo, más pequeño».

Una gran mancha observada en el año 807 durante al menos ocho días se interpretó simplemente como el tránsito de Mercurio a través del disco solar. A partir de entonces y hasta 1750 hay apenas una treintena de registros de manchas observadas a simple vista. Entre ellos el de Johannes Kepler en 1607, quien al disponerse a detectar un tránsito de Mercurio a través del disco solar, observó una mancha fotosférica.

El estudio científico de las manchas solares en Occidente no empezó hasta el uso astronómico del telescopio en el año 1609. Aunque todavía hay cierta controversia sobre quien fue el primero en observar las manchas solares a través de un telescopio, se puede decir que Galileo Galilei (1564-1642) en Italia, Johannes Fabricius (1587-1616) en Holanda, el primero en publicar algo acerca de ellas, Christopher Scheiner (1575-1650) en Alemania y Thomas Harriot (1560-1621) en Inglaterra, cada uno de forma independiente, observaron estas imperfecciones del Sol con telescopios e hicieron esquemas de cómo cambiaban de forma y localización, como el mostrado en la Figura.

Ilustración realizada por Scheiner, tomada de «Prodromus pro sole mobili et terra stabili contra … Galilaeum a Galileis» (Prag, 1651), digitalizada en el Istituto e Museo di Storia della Scienza.

Las primeras interpretaciones fueron de muy distinta naturaleza, todas ellas influenciadas por la persistente idea de la perfección del Sol. Unos consideraron que las manchas eran tránsitos de satélites del Sol, otros, como Galileo, que eran nubes en la atmósfera solar. Sir William Herschel (1738-1822) creyó que las manchas eran agujeros en las grandes nubes brillantes que cubrían el Sol, y que sólo a través de ellas se podía ver su oscura superficie, que incluso podría estar habitada.

Las observaciones diarias de las manchas solares comenzaron en el Observatorio de Zurich en 1749 y el ciclo solar fue descubierto en 1843 por Heinrich Schwabe (1789-1875), un astrónomo aficionado alemán que buscaba un pequeño planeta dentro de la órbita de Mercurio y que hacía dibujos cuidadosos para detectar el tránsito de dicho planeta por la superficie del Sol. En lugar de esto descubrió que el número de manchas solares variaba con regularidad. El astrónomo suizo Rudolf Wolf confirmó el descubrimiento de Schwabe buscando referencias anteriores al número de manchas y estableció su periodicidad en 11 años. También introdujo el llamado número de Wolfque es igual al número de manchas más diez veces el número de grupos. Esta cuantificación de la actividad solar, que asegura la unicidad de criterios y que facilita el registro de manchas en cualquier parte del mundo y su continuidad independientemente del factor meteorológico, se sigue usando en nuestros días.