Η επίδραση του ήλιου στο κλίμα

Άρθρο από το BBC, Ιούλιος 2003

Το 1801, ο αστρονόμος William Herschall παρατήρησε μια σχέση μεταξύ των ηλιακών κηλίδων και της τιμής του σιταριού. Είδε ότι όσο περισσότερες ηλιακές κηλίδες υπήρχαν, τόσο χαμηλότερη ήταν η τιμή του σίτου. Με λιγότερες καταγραμμένες ηλιακές κηλίδες η τιμή του σίτου αυξανόταν. Η πρόταση του ήταν ότι ο γήινος καιρός εξαρτάται από τη φυσική μεταβλητότητα του ήλιου και τώρα, 200 χρόνια αργότερα, οι επιστήμονες συζητούν ακόμα αυτήν την επίδραση.

Ο Ήλιος δρα σαν ασπίδα του Ηλιακού Συστήματος από την έντονη επίδραση των κοσμικών ακτίνων.

Πολλοί επιστήμονες συμφωνούν ότι ενώ η θερμοκρασία της επιφάνειας της Γης εμφανίζεται να αυξάνει, ενώ των χαμηλών ατμοσφαιρικών στρωμάτων παραμένει σταθερή. Και το κλειδί αυτής της συμπεριφοράς σύμφωνα με πολλούς επιστήμονες, όπως ο Fangqun Yu, του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης είναι οι κοσμικές ακτίνες. Συμφωνεί ότι οι ακτίνες μπορεί να προκαλέσουν μεταβολές στη νεφοκάλυψη, που μπορεί να εξηγήσει το αίνιγμα της θερμοκρασίας.

Εν τούτοις, λίγοι τώρα αμφισβητούν ότι οι άνθρωποι συμβάλλουν στη παγκόσμια θέρμανση μέσω της καύσης ορυκτών καυσίμων - βενζίνης για τα αυτοκίνητα και πετρέλαιο για τις βιομηχανίες και τη θέρμανση -  που εκπέμπουν τα αέρια του θερμοκηπίου. Υπάρχουν σωστά συμπεράσματα για το πόσο σημαντική είναι αυτή η επίδραση του ανθρώπου στο περιβάλλον. Όμως η επίδραση του ήλιου μπορεί να έχει υποτιμηθεί.

Νέες θεωρίες

Μια δημοφιλής θεωρία - αυτήν την περίοδο εξετάζεται στη Δανία - είναι ότι η μεταβολή στις ηλιακές δραστηριότητες δρα στο κλίμα έμμεσα μέσω της επίδρασής της στον περιορισμό των κοσμικών ακτίνων,  που χτυπούν τη Γη καθώς ταξιδεύουν μέσα στο γαλαξία μας.

"Ήξερα ότι μερικοί έβλεπαν συσχετισμούς μεταξύ της ηλιακής δραστηριότητας και του κλίματος στη Γη, και γνώριζα επίσης ότι κάποιοι δεν την υπολόγιζαν γιατί την θεωρούσαν εξ ολοκλήρου τυχαία", αναφέρει ο καθηγητής Henrik Svensmark, του Δανικού Διαστημικού Ερευνητικού Ιδρύματος (DSRI).

"Εντούτοις, όταν παρατήρησα τους συσχετισμούς εκείνη την εποχή, είδα ότι υπήρχαν πάρα πολλές αναλογίες για να είναι πραγματικά τυχαίες".

Η θεωρία του Svensmark, που έγινε γνωστή αρχικά πριν έξι χρόνια, ήταν ότι η σύνδεση μεταξύ της ηλιακών μεταβολών και της κλιματικής αλλαγής είχε να κάνει με τον ιονισμό των σωματιδίων.

Προκαλούν οι κοσμικές ακτίνες το σχηματισμό των νεφών και άρα την ψύξη της Γης;

Όσο περισσότερες κοσμικές ακτίνες φθάνουν στη Γη, τόσο περισσότερα νέφη θα σχηματίζονται, και επομένως τόσο ψυχρότερο θα ήταν το κλίμα.

Αυτό συμβαίνει επειδή όταν η ηλιακή δραστηριότητα είναι υψηλή, η Γη αποκτάει καλύτερο προστατευτικό κάλυμμα από τις κοσμικές ακτίνες - τα μαγνητικά πεδία που μεταφέρονται με τον ηλιακό άνεμο κάνουν δυσκολότερη τη δράση των κοσμικών ακτίνων κατευθείαν στη Γη.

Αντιθέτως, όταν μειώνεται η ηλιακή δραστηριότητα, η επίδραση των κοσμικών ακτίνων αυξάνεται.

Εντούτοις, η θεωρία εξαρτάται από την ικανότητα των κοσμικών ακτίνων να ενεργοποιούν τον σχηματισμό των νεφών.

Οι κοσμικές ακτίνες δεν είναι πραγματικά ακτίνες - αποτελούνται από σωματίδια, κυρίως πρωτόνια υψηλής  ενέργειας, που ελευθερώνονται όταν ένα αστέρι εκρήγνυται στο τέλος της ζωής του.

"Αυτές είναι σημαντικές επειδή ιονίζουν την ατμόσφαιρα", εξηγεί ο καθηγητής Svensmark.

Όταν αυτά τα σωματίδια συγκρούονται με τα μόρια του αέρα που φτιάχνουν την ατμόσφαιρα, τα μόρια τότε αποκτούν θετικό ή αρνητικό φορτίο.

Σύμφωνα με τον καθηγητή Svensmark, αυτά τα μόρια καθίστανται έπειτα πυρήνες των μικροσκοπικών σταγονιδίων του νερού - τα οποία χρειάζονται για να σχηματιστούν τα σύννεφα.

Το DSRI έχει δοκιμάσει αυτή τη θεωρία με ένα μικρό διαφανές κιβώτιο, που περιέχει αέρια της ατμόσφαιρας, μέσω του οποίου  επιτρέπονται για να περάσουν οι φυσικές κοσμικές ακτίνες.

Ελαφριά και φωτεινότερα νέφη

Η θεωρία του Svensmark έχει κερδίσει την υποστήριξη από το Ερευνητικό Κέντρο Φυσικής Σωματιδίων της Ευρώπης (CERN) στη Γενεύη.

Οι ανθρώπινες δραστηριότητες επηρεάζουν το κλίμα. Αλλά πόσο;

"Εάν αυξηθεί πραγματικά το ποσό των αερολυμάτων - που παίζουν τον ρόλο πυρήνων συμπύκνωσης των νεφών - τότε δεν αυξάνεται το ποσό υδρατμών στον ουρανό, αλλά αυτό το ποσό κατανέμεται σε περισσότερα και μικρότερα σταγονίδια", εξηγεί ο Jasper Kirkby, ένας φυσικός στο CERN.

"Το ποσό του νερού είναι το ίδιο, αλλά αυτό διασκορπίζεται σε περισσότερα σταγονίδια.

"Αυτό που συμβαίνει στην πράξη είναι ότι το σύννεφο ζει πραγματικά περισσότερο, επειδή "δεν στάζει" τόσο εύκολα - τα μικρότερα σταγονίδια δεν ιζηματοποιούνται τόσο γρήγορα.

"Είναι επίσης φωτεινότερα και πάρα πολύ πιο ανακλαστικό, μια κατάσταση που έχει μεγάλες επιπτώσεις στο ισοζύγιο της ακτινοβολούμενης ενέργειας στη Γη."

Μέχρι τώρα, η απαραίτητη χρηματοδότηση για ένα μεγαλύτερο, πιο αποφασιστικό πείραμα - είτε στη Γενεύη ή στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στις ΗΠΑ - δεν έχει γίνει ακόμη.

Καθαρές γραμμές

Εν τω μεταξύ, άλλοι ερευνητές στη Δανία θεωρούν ότι ο ήλιος θα μπορούσε να έχει μια απλούστερη επίδραση στο κλίμα.

Μεταξύ τους είναι ο Peter Chiel, του Δανικού Μετεωρολογικού Ιδρύματος, ο οποίος προσπαθεί να υπολογίσει τη μεταβολή στο ποσό της άμεσης ενέργειας που λαμβάνουμε από τον ήλιο.

Ο Chiel ισχυρίζεται ότι έχει συγκεντρώσει διάφορα στοιχεία που συλλέγονται από τα καιρικά αερόστατα, τα αεροσκάφη και τα σκάφη από το 1950.

"Μπορείτε να παρεμβάλετε αυτά τα στοιχεία σε ένα μεγάλο κλιματικό μοντέλο - τότε αυτό θα σας δώσει ένα ωραίο και ομαλό σύνολο στοιχείων", τόνισε.

Μετά την αφαίρεση των αποτελεσμάτων των αερίων του θερμοκηπίου, του Ελ Νίνιο και της ηφαιστειακής δραστηριότητας,  προέκυψε τότε ένα ισχυρό, σαφές ηλιακό σήμα σε εκείνα τα στοιχεία, πρόσθεσε.

"Στη θερμοκρασία, στην ατμοσφαιρική πίεση, στους ανέμους και το σύστημα κυκλοφορίας, το σήμα που πήραμε είναι ότι μεταβάλλεται η συμπεριφορά τους ταυτόχρονα με τον ηλιακό κύκλο", εξηγεί.

"Σε μας, είναι ένα σημάδι ότι προκαλείται από τον ηλιακό κύκλο".

Αν και αυτά τα αποτελέσματα είναι πειστικά, δεν είναι τελειωτικά.

Ο Chiel αποδέχεται ότι το παγκόσμιο καιρικό σύστημα ήταν τόσο περίπλοκο, που είναι πολύ δύσκολο να είναι σίγουρο 100%.

"Το κλίμα είναι πολύπλοκο - που σημαίνει ότι όλα τα μέρη διασυνδέονται. Κι αυτό γιατί τόσα πολλά αποτελέσματα από τη στατιστική έρευνα στο κλίμα παράγουν μπερδεμένα αποτελέσματα.

"Κάποιος μπορεί να πει, ότι το Μπρίστολ γίνεται θερμότερο και ένας άλλος λέει όχι, γίνεται πιο ψυχρό το Βερολίνο. Αλλά μπορεί και τα δύο να είναι το ίδιο φαινόμενο".

Αυτή η ομολογία είναι κρίσιμη, τονίζοντας το βασικό πρόβλημα σε αυτήν την περιοχή της έρευνας - τα διάφορα σύνολα των δεδομένων είναι μακριά από το να είναι τελικά και συχνά συγκρούεται το ένα με το άλλο.

"Η ανάλυση των υπαρχόντων στοιχείων δεν είναι στατιστικά πολύ δυνατή - είναι λίγο πρόχειρη", λέει η καθηγήτρια Joanna Hague, του Imperial College του Λονδίνου.

Η καθηγήτρια Hague, που υποστηρίζει μια θεωρία ότι η υπεριώδης ακτινοβολία είναι το στοιχείο κλειδί της επίδρασης του ήλιου στο γήινο κλίμα, πρόσθεσε ότι υπάρχουν επίσης μεγάλα προβλήματα με την έμμεση θεωρία σύνδεσης του Svensmark.

"Το άλλο μειονέκτημα είναι οι πραγματικοί φυσικοί ή χημικοί μηχανισμοί", είπε.

Τελικά, φαίνεται να είναι αδύνατη η εύρεση της επίδρασης του ήλιου στο κλίμα με βεβαιότητα.

"Οι κοσμικές ακτίνες έχουν επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα, και είναι αρκετά εύλογο ότι ο ιονισμός μπορεί να έχει επιπτώσεις στο σχηματισμό του αερολύματος.

"Αλλά για παράγουν το σύννεφο, αυτά τα πολύ μικροσκοπικά σωματίδια χρειάζονται να συγχωνευτούν και να επεκταθούν έως ότου γίνουν αρκετά μεγάλα για να γίνουν πυρήνες συμπύκνωσης των νεφών.

"Οι μηχανισμοί που περιλαμβάνονται σε κάθε ένα από αυτά τα στάδια σε εκείνη την αλυσίδα δεν επιβεβαιώνονται - είτε στην ατμόσφαιρα είτε σε κάποιο εργαστήριο".