Der Gleissbergsche Sonnenfleckenzyklus

5. Nordlichthäufigkeit und Relativzahlen

Aufzeichnungen von Polarlichtern und großen Sonnenflecken helfen uns hier weiter. Grundlage der Überlegungen hierzu sind die Schove'schen Zahlen der Nordlichthäufigkeit, die von Gleissberg säkular ausgeglichen und in [2] wiedergegeben wurden. Weiterhin ist eine Auflistung mit bloßem Auge beobachtbarer großer Sonnenflecke [3] in die Graphik einbezogen.

Schove hat die Anzahl der Nordlichter für jedes Dezennium von 290 bis 1950 mitgeteilt. Zunächst erhebt sich die Frage, ob es gerechtfertigt ist, aus statistischen Werten der Nordlichthäufigkeit auf die Fleckenaktivität zu schließen. Relativzahlen stehen seit dem Jahre 1750 mit ausreichender Sicherheit zur Verfügung. Genauso wie es üblich ist, aus den Tagesmitteln Monats- und Jahresmittel zu berechnen, scheint es mir erlaubt, auch Zehnjahresmittel der Relativzahlen zu bilden. Gewiss ist dann der elfjährige Zyklus nicht mehr erkennbar, aber der achtzigjährige Zyklus sollte mit diesen Mittelwerten gut nachzuweisen sein, insbesondere dann, wenn die Zehnjahresmittel nochmals säkular ausgeglichen werden. In der Tat besteht zwischen den nach dieser Vorschrift für die Zeit von 1750 bis 1930 gemittelten Relativzahlen und der Nordlichthäufigkeit mit +0,98 eine ausgezeichnete Korrelation, wie es die obere Darstellung der Abb.8 zeigt.

Abb. 8  Korrelation zwischen Relativzahlen und Nordlichthäufigkeit

Die Nordlichthäufigkeit ist also gut geeignet, um Rückschlüsse auf die Fleckenhäufigkeit zu ziehen. Die gute Übereinstimmung wird auch nicht wesentlich gemindert, wenn man bedenkt, dass die Nordlichtbeobachtungen vor 1750 wohl doch nicht so vollständig aufgezeichnet wurden. Zu der unteren Graphik möchte ich nur bemerken, dass die Häufigkeit der Nordlichter zwischen Maximum und Minimum des achtzigjährigen Zyklus kleiner und zwischen Minimum und Maximum größer ist, als bei völliger Kovarianz zu erwarten wäre. Ein interessantes Phänomen, welches mir bei den Untersuchungen auffiel und in der Folge auch zitiert wurde [4].

Große Sonnenflecke können bei bestimmten atmosphärischen Verhältnissen auch ohne optische Hilfsmittel beobachtet werden. Gleissberg untersuchte mit bloßem Auge beobachtbare Sonnenflecke der Jahre 1874 bis 1971 und kam zu dem Schluss, dass aus der Häufigkeit der leicht mit bloßem Auge sichtbaren Sonnenflecke auch der achtzigjährige Zyklus abgeleitet werden kann. Selbstverständlich ist es bei systematischer Beobachtung möglich, auch den elfjährigen Zyklus zu erkennen. Beide Zyklen hätten schon vor der Erfindung des Fernrohres entdeckt werden können. Obwohl derartige Beobachtungen nur teilweise aufgezeichnet wurden, sollte es möglich sein, in Verbindung mit Nordlichtbeobachtungen den achtzigjährigen Zyklus zumindest bis ins frühe Mittelalter recht gut zu verfolgen.

Betrachten wir nun an Hand der nächsten Graphik die achtzigjährigen Zyklen, wie sie im Mittelalter vom 3. bis zum 19. Jahrhundert aufgetreten sein könnten. 

Abb. 9  Achtzigjährige Fleckenzyklen von 300 bis zur Neuzeit

In der oberen Graphik sind die säkular ausgeglichenen Zehnjahreswerte der Nordlichthäufigkeit aufgetragen, in der unteren die mit bloßem Auge beobachteten Sonnenflecke, auch als Zehnjahreswerte. Erstaunlich gut ist die Übereinstimmung zwischen beiden Darstellungen während des Mittelalter-Maximums in den achtzigjährigen Zyklen -VIII bis -IV, also in der Zeit vom 10. bis 15. Jahrhundert. Aber auch die gleichen Maximumepochen in mehreren anderen Zyklen zeigen eine gute Übereinstimmung. In den Kurven sind auch deutlich Zeitintervalle zu erkennen, in denen die Fleckentätigkeit über mehr als 80 Jahre gering oder besonders ausgeprägt war, wie das Mittelalter-Minimum, das schon genannte Mittelalter-Maximum, das Spoerer-Minimum und das Maunder-Minimum. Der achtzigjährige Fleckenzyklus ist also bis zum Jahre 250 gut zu erfassen.

In den nachstehenden Tabellen sind charakteristische Werte des Gleissberg-Zyklus zusammengestellt, einmal zu den Zyklen N bis III und dann zusammengefasst zu allen Zyklen seit dem 3. Jahrhundert.

Mittelwerte aus den Zyklen N bis III

Mittelwerte des achtzigjährigen Zyklus, zusammengefasst aus den Zyklen -XVII bis III

In diesen Übersichten ist der Mittelwert der Zyklen hervorgehoben. Links von ihm ist der kleinste und rechts der größte beobachtete Wert aufgeführt. Weiterhin wurde die Schwankungsbreite in % angegeben. Der Übergang vom Zyklus -X zu -IX ist nicht eindeutig definiert. Darum wurden die sich hieraus ergebenden Werte der Reihe ausgleichend angepasst. Der aktuelle Zyklus III ist noch nicht zu Ende. Von ihm wurden lediglich die Höhe des Minimums und des Maximums sowie die Anstiegszeit und die Zeit zwischen den Maxima II und III berücksichtigt.

Beispielsweise liegt die Zykluslänge in einem Streubereich von 30 bis 115 Jahren. Aufeinanderfolgende Maxima streuen zwischen 50 und 135 Jahre und die Abstiegszeit kann 17 aber auch 70 Jahre betragen.

Die Daten zeigen, dass an der Existenz des Gleissbergschen Zyklus kein Zweifel besteht. Seine genauere Länge zu bestimmen, bedarf noch einiger Generationen von Sonnenbeobachtern. Aber einen kurzen Blick auf den weiteren Ablauf des derzeitigen achtzigjährigen Zyklus kann man schon mal tun. Der Erläuterung soll die Abb. 9 dienen.

Abb. 10  Zyklus Nr. III

In der Graphik ist der bisherige Ablauf des achtzigjährigen Zyklus III dargestellt. Obwohl das Maximum des 20.Zyklus niedrig war, trat gerade zu diesem Zeitpunkt das Maximum des achtzigjährigen Zyklus ein. Verursacht wird diese scheinbare Diskrepanz auf Grund der jeweils zwei davor und dahinter liegenden hohen Maximumwerte in Verbindung mit dem angewandten Ausgleichverfahren. Das niedrige Maximum des 23.Zyklus bewirkt nun, dass im achtzigjährigen Zyklus kein weiterer Anstieg eintritt und somit das säkular ausgeglichene Mittel wieder kleiner wird. Folglich war die Epoche 1968,8 ein Maximum im Gleissberg-Zyklus. Wir befinden uns also zum jetzigen Zeitpunkt auf dem absteigenden Ast des achtzigjährigen Zyklus Nr. III.