Dag og nat, sommer og vinter, vind, regn, kort sagt vejret på hele kloden er drevet af solens energirige stråler. Solindstrålingen på jorden er altså den primære drivkraft bag klimaet. Indstrålingen varierer som følge af jordens rotation om sig selv og solen. Vejret bliver skabt ved at atmosfæren forsøger at udjævne disse forskelle via fordampning, blæst nedbør mm. Uden solindstrålingen ville jorden være en kold og gold planet på omkring -273 °C, hvilket svarer til det absolutte nulpunkt.
Fakta om solen
Solen er 149,6 mio. km væk fra jorden. Solens diameter er 1,4 millioner kilometer, mens Jorden har en diameter på 13.000 km, Solen er altså omkring 100 gange større end Jorden.
Solen består af ca. ¼ helium og ca. ¾ brint, samt mindre mængder af tungere grundstoffer, som eksempelvis ilt, kulstof, magnesium og jern. Grundstofferne ilt og kulstof er essentielle for at livet overhovedet kan eksistere på Jorden.
Overfladen er omkring 5.515 grader C varm. I centrum af Solen er der dog 15,5 millioner grader varmt.
Varmen i solens indre får grundstoffet brint til at fusionere til helium under udsendelse af store mængder energi, som stråling. Strålingen baner sig langsomt vej gennem solens masse. Lige under solens overflade omdannes strålingen til varme, der flyttes op til Solens overflade med konvektionsstrømmen. Overfladen udsender energien som elektromagnetisk stråling (fx synligt lys og varmestråling) i alle retninger. Lyset bevæger sig med 300.000 km/s, hvilket betyder at det tager otte minutter, før det rammer Jorden. Denne stråling kaldes Solens udstråling. Solens udstråling har dog ikke være konstant siden Jordens dannelse. Det menes at udstrålingen fra solen er steget med 30 % igennem Jordens levetid på 4,5 milliarder år.
Det er kun en halv milliardtedel af Solens samlede mængde udstrålet energi, der rammer jorden. Denne ’lille’ mængde stråling som rammer Jorden kaldes for solindstrålingen. Solindstrålingen på jorden antages at være konstant, med en middelværdi på 1365 W/m2. Denne værdi kaldes også for solkonstanten.
Indstrålingen varierer også med Solens aktivitet, som afspejles i antallet af solpletter. Denne variation er omkring 0,1% over en 11 års periode der strækker sig fra minimal til maximal solaktivitet, og tilbage igen til minimal aktivitet. Solen er lige nu (2008) ved at afslutte en periode, hvilket betyder at vi er på vej ind i en ny, og den dermed følgende forøgelse af solens aktivitet. Og Solen er så småt begyndt at vise tegn på øget aktivitet.
Inden for de seneste 100 år er gennemsnitsaktiviteten (middelaktiviteten) for Solen steget. Det kan have afgørende konsekvenser får bl.a. Jordens klima.
Solpletter er mørke områder på solens overflade, hvor der er koldere (omkring 2000 grader) end på resten af overfladen. Solpletter opstår, når solen har en høj magnetisk aktivitet, og dermed et kraftigt magnetfelt. En plet kan være større end Jorden. Solplettallet angiver antallet af solpletter på et givent tidspunkt.
Udstrålingen fra solen, og dermed indstrålingen på Jorden er høj i perioder med mange solpletter. En forklaring på dette er, at der samtidig dannes meget lyse områder: faculae på solens overflade. De er varmere end den omgivende overflade.
Når solen er meget aktiv
- Mange solpletter (sorte og kolde) og Faculae (lyse og varme)
- Kraftigt magnetfelt – skærmer mod kosmiske stråler
- Solkonstanten er ’høj’
Når solen ikke er meget aktiv
- Få eller ingen solpletter og faculae
- Svagt magnetfelt – mange kosmiske stråler
- Solkonstanten er ’lav’
Denne variation har en mere eller mindre fast cyklus på 11 år fra max til minimum af aktivitet.
Når magnetlinjerne på Solens overflade støder sammen, udsendes der en en strøm af plasma (glødende gas eller højenergetiske partikler) der slynges ud fra Solens korona (atmosfære). Derved udsendes en strøm af partikler ud i solsystemet, der har en fart på 400-800 km/s. Disse solarflares (koronale udbrud eller jets) producerer samtidig de elektromagnetiske Alfvénbølger, som menes at være kilden til solvinden.
Partiklerne fra solvinden kan påvirke hele vores elsystem, specielt i de nordlige egne. De elektriske strømme forplanter sig til Jordens magnetfelt, hvor de dykker ned i områderne omkring nord- og sydpolen og løber ind i atmosfæren. Her giver de kraftige magnetiske forstyrrelser. Solvinden kan ses som nordlys.
Forskning har vist at variationer i solens aktivitet har en lille indflydelse på Jordens klima. Klimavariationer varierer altså med styrken af solens magnetfelt – højere temp når solen er aktiv (kraftigt magnetfelt) - og lavere når solen har et svagt magnetfelt.
Variationen er dog så lille, at IPCC har konkluderet i deres rapport, at Solens aktivitet ikke er en væsentlig faktor for de klimaændringer, vi står overfor nu.
Der er dog gode indicier for at Solens aktivitet er en væsentlig faktor i de naturlige klimavariationer.
Den almindelige opfattelse er, at klimaændringer skyldes et forhøjet indhold af CO2 i Jordens atmosfære. En nyere og meget omdiskuteret teori giver en anden forklaring på klimaændringerne. Teorien er helt accepteret, men der er meget stor uenighed om, hvor stor effekt Solens aktivitet egentlig har på klimaændringerne.
Teorien går på, at kosmisk stråling er med til at danne lavtliggende skyer der køler Jorden. Lavt liggende skyer skærmer mod Solens stråler, idet de reflekterer solstrålerne ud i universet fra overfladen og de udstråler langt flere varmestråler end højtliggende skyer. Den samlede udstråling bliver derfor højere for lavtliggende skyer end for højtkliggende skyer.
Mængden af kosmisk stråling, som rammer os, er styret af Solens aktivitet, eller rettere styrken af Solens magnetfelt, og Jordens magnetfelt. Hvis et eller begge magnetfelter er stærkere end sædvanligt, vil det medføre en større afskærmning, hvorved der kommer mindre kosmisk stråling ind i atmosfæren. Hvis et eller begge magnetfelter er kraftige, skærmer de for den kosmiske stråling. Det betyder færre lavtliggende skyer og dermed et varmere klima, uafhængigt af mængden af CO2 i atmosfæren.
Kosmisk stråling
Kosmisk stråling udgår fra supernova eksplosioner, som foregår meget langt væk fra Jorden. Intensiteten af strålingen varierer afhængig af, hvor i vores galakse vi befinder os (tæt eller langt fra andre stjerner).
Mængden af kosmisk stråling på Jorden afhænger af Solens magnetfelt og i mindre grad jordens magnetfelt. Er det kraftigt, vil den skærme os fra strålerne, er det svagt, vil der komme flere stråler til Jorden.
Den kosmiske stråling, som rammer Jordens overflade, er med til at producere areosoler, bittesmå dråber. Når først disse bittesmå dråber er dannet, fungerer de som kondensationskerner, så vanddampen kan samles omkring disse kerner og efterfølgende fortættes, og blive til skyer.
Det interessante i den forbindelse er, at de skyer, som dannes, er lavtliggende skyer. De lavtliggende skyer er med til at holde Jorden kølig, p.g.a. albedoeffekt på skyernes overflade. Det betyder, at et fald i den kosmiske stråling, ifølge teorien, medfører, at der er færre lavtliggende skyer omkring Jorden, som i sidste ende medfører, at vi vil se temperaturstigninger.
I løbet af de sidste 100 år har vi netop set et fald i den kosmiske stråling på 15%, samtidig med at temperaturen er steget med 0,7 °C. Den kosmiske stråling påvirkes af magnetfelter, og det er i den forbindelse, at Solens aktivitet spiller en væsentlig rolle.
Mange forskere er enige i, at Solen og solens magnetfelt tidligere har haft en indflydelse på Jordens klima, men de fleste tager afstand fra at forklare de temperaturstigninger, vi ser i dag med ændringer i Solens aktivitet. I stedet mener de, at det er den stigende mængde af CO2 i atmosfæren, der er skyld i klimaændringerne. Men det er ikke sikkert, at den ene teori udelukker den anden, måske er begge ting årsag til de temperaturstigninger, vi ser i dag.
Kilder
Bog: Klima og Kosmos - En ny teori om global opvarmning; H. Svensmark og N. Calder, Gads Forlag.
Videnskab.dk: Tema om solen
- NASA frygter at Solen bliver endnu mere aktiv. juni 2008, af Sybille Hildebrandt
- Solen er ikke skræddersyet til liv, juni 2008, af Sybille Hildebrandt
- Hinode finder kilden til solvinden, juni 2008, af Sybille Hildebrandt
- Jordens magnetfelt påvirker klimaet, januar 2009, af Henrik Højmark Thomsen
GEUS: Geoviden - geologi og geografi nr 4: Fortidens drivhusverden - indsigt for fremtiden.
Aktuel Naturvidenskab, 3, 2007: Tre cykler, sommer og en istid, af Bjarne Siewertsen (DMI)
DMI, Tema: Solen, 2008
www.sol-sol.de - diverse artikler om solen
Forfatter:
Stud. Scient. Anne-Katrine Faber, Experimentarium
Cand. Scient. Maya Høffding Nissen, Experimentarium
»Bør vi handle på klimaforandringerne?
»Daglige solplettal stilles til rådighed af National Geophysical Data Center
