Jak zmienne jest Słońce i czy ma to znaczenie?

Jak zmienne jest Słońce i czy ma to znaczenie?

Prawie wszystkie badania klimatu ziemskiego prowadzone są przy założeniu, że wszystkie układy wchodzące w grę – gazy cieplarniane, antarktyczna pokrywa lodowa, prądy oceaniczne i tak dalej – związane są z Ziemią. W analizach tych zaniedbuje się tę jedną najważniejszą siłę napędową klimatu ziemskiego – Słońce. Do niedawna prawie nikt nie interesował się tym, czy energia, jaką otrzymujemy od Słońca, zmienia się w istotny sposób z czasem.

Od końca lat 70., gdy satelity zaczęły rejestrować tę informację, mieliśmy bezpośrednie pomiary „stałej słonecznej” – ilości energii słonecznej docierającej do górnych warstw atmosfery ziemskiej. Wiedzieliśmy, że liczba plam słonecznych zmienia się zgodnie z jedenastoletnim cyklem (zdajemy sobie z tego sprawę, ponieważ w maksimum cyklu cząstki dochodzące ze Słońca przerywają niekiedy transmisje radiowe na Ziemi). Naukowcy spodziewali się, że jasność Słońca będzie się zmieniać w takim samym cyklu, stając się najniższą, gdy plam jest najwięcej, a najwyższą – gdy jest ich najmniej. Oczekiwana całkowita zmiana jasności nie była duża (co najwyżej 0,1 procent), lecz nawet taka niewielka zmiana mogłaby odgrywać istotną rolę w kształtowaniu ziemskiego klimatu.

Ku zaskoczeniu badaczy okazało się, że Słońce jest najjaśniejsze, gdy na jego powierzchni jest najwięcej ciemnych plam. W rzeczywistości na powierzchni Słońca występują dwa rodzaje plam – dobrze znane plamy słoneczne ściemniające jego tarczę i gorące plamy zwane pochodniami, pojaśniające ją. Podczas jedenastoletniego cyklu liczba plam obu rodzajów zwiększa się i zmniejsza w tym samym czasie, lecz jasne plamy „zwyciężają”, tak więc Słońce jest rzeczywiście jaśniejsze, gdy największa część jego powierzchni pokryta jest ciemnymi plamami. Dla klimatologów ważnym zagadnieniem jest to, czy energia, jaką otrzymujemy od Słońca, zmienia się w skalach czasowych dekad lub wieków w jakiś inny sposób niż tylko za przyczyną cyklu plam słonecznych. Jeśli tak się dzieje, wówczas zmiany energii dochodzącej od Słońca z pewnością wpływają na klimat i przyszłe teorie globalnego ocieplenia oraz zjawisk pokrewnych będą musiały brać to pod uwagę.

Są dwa sposoby podejścia do tego zagadnienia – astronomiczny i geologiczny. Astronomowie nie mają bezpośrednich danych dotyczących jasności Słońca przez stulecia, lecz mogą obserwować dużą liczbę gwiazd podobnych do Słońca przez krótszy okres i na tej podstawie usiłować wyrobić sobie pogląd o zachowaniu się gwiazd, co pozwoliłoby wyciągać wnioski na temat minionego i przyszłego zachowania się naszej gwiazdy. Technika ta jest podobna do zasięgania informacji o cyklu życia drzew na podstawie fotografii lasu. Z badań astronomicznych tego rodzaju wynika, że zmiany jasności w zakresie 0,1 procent dla Słońca są także typowe dla gwiazd do niego podobnych.

Geologiczne pomiary aktywności słonecznej opierają się na fakcie, że atmosfera ziemska bombardowana jest przez cały czas promieniowaniem kosmicznym i że pole magnetyczne planety odchyla je, działając jak częściowa tarcza. Podczas okresów maksimum aktywności plam słonecznych materia wypływająca ze Słońca zniekształca ziemskie pole magnetyczne i zwiększa przez to napływ promieni kosmicznych. Te szybko poruszające się cząstki, zderzając się z atomami w atmosferze, wytwarzają wiele charakterystycznych izotopów, wliczając w to węgiel-14 i beryl-10 (beryl jest lekkim pierwiastkiem metalicznym podobnym do magnezu). Beryl-10 usuwany jest z atmosfery podczas opadów śniegu i wchodzi w skład arktycznej pokrywy śnieżnej. Naukowcy mogą drążyć lód, mierzyć ilość berylu osadzonego dawno temu i rekonstruować aktywność słoneczną w przeszłości. Wyniki są intrygujące: w ciągu ostatnich stu pięćdziesięciu lat Słońce stało się gorętsze, co mogłoby tłumaczyć ocieplenie klimatu na Ziemi aż o 0,25 stopnia Celsjusza. Innymi słowy, zmiany na Słońcu mogły mieć tak duży wpływ, jak wytworzony przez człowieka dwutlenek węgla.

Naukowcy nie są raczej chętni do zaakceptowania tego rodzaju wyniku. To oznaczałoby nie tylko nieco kłopotliwe odwoływanie publicznych oświadczeń na temat globalnego ocieplenia klimatu. Istnieje również długi historyczny rejestr nieprawdziwych teorii dotyczących wpływu Słońca na ziemski klimat. Od roku 1851, kiedy to po raz pierwszy dowiedziono istnienia plam na Słońcu, cykl plam słonecznych przywoływano jako wytłumaczenie wszystkiego, począwszy od cen zboża w Anglii po gwałtowność monsunów w Indiach. Aby udowodnić, jak łatwo jest wyprodukować taki rodzaj korelacji, zrobiłem kiedyś „badania”, w których pokazałem, że długość spódnic kobiet w Stanach Zjednoczonych w dwudziestym wieku odpowiadała prawie dokładnie cyklom plam słonecznych (okresy właściwe modnisiom z lat 20. i minispódniczkom w latach 60. stanowiły dwa ekstremalne punkty danych w tej analizie). Nie dziwmy się więc naukowcom, którzy w duszy są stworzeniami bardzo konserwatywnymi, że patrzą sceptycznie na każde usiłowanie wyjaśnienia pogody warunkami na Słońcu!

Spodziewam się, że za kilka lat „modelarze” klimatu zaczną wprowadzać do swoich obliczeń zmiany zachodzące na Słońcu. Będziemy mieli również lepszą rekonstrukcję jasności Słońca w przeszłości. Nie powinniśmy być zaskoczeni, jeśli prace tego rodzaju zmienią całkowicie nasze poglądy na globalne ocieplenie klimatu. Ostatecznie Kongres Stanów Zjednoczonych jest w stanie uchwalić ustawę o emisji dwutlenku węgla, lecz trochę trudniej jest wydawać polecenia Słońcu!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *