64 obserwujących
458 notek
407k odsłon
469 odsłon

Rola Słońca w kształtowaniu klimatu na Ziemi

Wykop Skomentuj18

W związku z odbywającym się Szczytem Klimatycznym COP24 w Katowicach i dość dużego zainteresowania blogerów Salonu24, postanowiłem zamieścić na S24 kopię wykładu naukowego poświęconego roli Słońca w kształtowanie się klimatu na ziemi.

Jest to wykład w ramach Instytutu Geofizyki, Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawkiego

Autorem wykładu jest dr hab. Krzysztof Markowicz , profesor nadzwyczajny , Kierownik ZFA , Instytut Geofizyki , Zakład Fizyki Atmosfery


               http://www.igf.fuw.edu.pl/~kmark/stacja/wyklady/ProcesyRadiacyjne/2010/Wyk%B3ad11.doc                                                                                       

                                                                                                     Wykład 11

Aktywność Słońca ciągle budzi wiele kontrowersji w kontekście zmian klimatycznych obserwowanych na Ziemi. Nasza gwiazda, która jest praktycznie jedynym źródłem energii docierającym do Ziemie z kosmosu może potencjalnie oddziaływać na klimat o ile zmienia się energia docierająca do górnych granic atmosfery. Aktualnie moc Słońca, oszacowana na podstawie pomiarów natężenia promieniowania emitowanego przez gwiazdę, wynosi około 3.821026 W, co oznacza, że masa zostaje zamieniana na energię w tempie około 4109 kg/s. Zmiana proporcji wodoru do helu w jądrze będąca skutkiem reakcji termojądrowych powoduje, że moc Słońca cały czas wzrasta. Zmiany te w skali ludzkiej cywilizacji są niezauważalne, bowiem od momentu swojego powstania około 4.6 mld lat temu Słońce zwiększyło moc o około 30 %, i proces ten będzie trwał przez kolejne około 5 mld lat aż do ostatecznych etapów jego ewolucji.

Energia generowana w reakcjach termojądrowych wydostaje się z centralnych obszarów Słońca głownie na drodze promienisto-konwekcyjnej (98%) albo w postaci energii przenoszonej przez neutrina. W drugim przypadku transport energii z obszarów Słońca do fotosfery jest niemal natychmiastowy podczas gdy w przypadku przenoszenia promienisto-konwekcyjnego okres ten jest słabo znany jednak szacowany od kilkunastu tysięcy lat do kilkudziesięciu milionów. Pomimo, że wzrost aktywności reakcji termojądrowych jest niezauważalny w skali lat to jednak obserwowane są inne wahania energii emitowanej przez fotosferę słoneczną. Mechanizm tych zmian jest jak na razie słabo poznany jednak wynika on

image


Rys. 11.1. Zmiany stałej słonecznej w trakcie trzech ostatnich cykli aktywności Słońca.

ze zmian pola magnetycznego oraz ruchu obrotowego Słońca. W przypadku rotacji Słońca (obszary równikowe obracają się szybciej niż biegunowe) w okresie 27 dni występują zmiany stałej słonecznej.

Głównym cyklem słonecznym jest cykl 11 letni (dokładnie 11.1). Nie jest on jednak jedynym gdyż można zauważyć zmian w cyklu 22, 87 czy 2300 letnim. Średnia dzienna wartość stałej słonecznej w trzech ostatnich cyklach słonecznych zawierała się w przedziale od 1363 do 1368 W/m2, natomiast średnie roczne w zakresie 1 W/m2.

W ostatnich latach dane na temat zmienności stałej słonecznej znanie są z nowego przyrządu TIM/SORCE umieszczonego na orbicie w 2003 r. Jednak z niewyjaśnionych dotąd przyczyn wskazuje na wartości o 3  4 W/m2 mniejsze już dotychczas uznawane za stałą słoneczną.

Badania aktywności Słońca mają dość długą historie związana z obserwacją towarzyszącym im plamom słonecznym. Plama słoneczna jest widocznym ciemniejszym obszarem na fotosfery Słońca, którego cechami są niższa temperatura w porównaniu z temperaturą otoczenia i silne pole magnetyczne. Mimo swej jasności (temperatura ok. 4000 - 5000 K) kontrast z otoczeniem o temperaturze ok. 6000 K powoduje, że regiony te są wyraźnie widoczne jako ciemne miejsca. Tak więc liczba plam słonecznych jest powiązana z natężeniem słonecznego promieniowania. Ponieważ plamy są ciemne, naturalnym jest przypuszczenie, że więcej plam słonecznych oznacza mniejsze promieniowanie Słońca.


image


Rys. 11.2 Zmiany liczby plam słonecznych w ostatnich 250 latach

Jednakże otaczające obszary są jaśniejsze i całkowity efekt jest taki, że więcej plam oznacza jaśniejsze Słońce. Liczba plam słonecznych była mierzona od roku 1700, a oszacowano ją dla okresu od roku 1500. W XIX wieku astronom Rudolf Wolf odkrył metodę określenia aktywności słonecznej. Została ona od jego nazwiska liczbą Wolfa R.

R = (10g + p)k

gdzie g to liczba grup plam, p - ilość plam, a k to wartość, która umożliwia porównanie wyników uzyskanych przez różnych obserwatorów (o różnym doświadczeniu), przy innych warunkach atmosferycznych i innym sprzęcie obserwacyjnym.

Długookresowe zmiany stałej słonecznej są o wiele bardziej znaczące niż zmiany wynikające z cyklu jedenastoletniego. W cyklach krótkookresowych zmiany stałej słonecznej są rzędu

0.1 % podczas gdy wzrost stałej słonecznej od końca minimum Maundera około 1700 roku (patrz rys.3) do dzisiaj może wynosić nawet 0.6 % co jest równoważne 8 W/m2.




image


Rys. 11.3. Wykres zmian w funkcji czasu liczby Wolfa (Sunspot Number) określającej ilość plam słonecznych, oraz względnej koncentracji 10Be i 14C w próbkach zależnej w decydującym stopniu, choć pośrednio, od aktywności słonecznej; Góra każdego z wykresów oznacza wyższą aktywność Słońca a co za tym idzie większą wartość stałej słonecznej.

Wykop Skomentuj18
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Rozmaitości