Napfoltok és éghajlat (1997)

Napfolt ciklus

A napfoltok száma 11,1 évente éri el a csúcspontját. A valódi napfoltciklus 22,2 év. Létezik egy 25 hónapos periódusú, felülről jövő ingadozás is, azaz egy kvázi kétéves oszcilláció. Az éves napfoltszámnak van egy másik jól ismert, felülről jövő, körülbelül 85 éves ingadozása is. Ez a szabálytalan változás befolyásolja a napfoltciklus hosszát, amely 9,8 és 12,0 év között mozog. A napfoltciklus hosszának maximuma 1770-ben, 1845-ben és 1940-ben következett be.

Több olyan időszak is volt, amikor a napfoltok ritkák voltak vagy hiányoztak, a legjelentősebb a Maunder-minimum (1645-1715), és kevésbé jelentős a Dalton-minimum (1795-1820). A Maunder-minimum idején a Föld légkörében a rádiószén (C-14) arányos koncentrációja valamivel magasabb volt a normálisnál, ami miatt az ezekből az időszakokból származó objektumok rádiószén-keltezését alulbecsülték.

A független keltezésű anyagokban (például a fa évgyűrűkben) található C-14 többletkoncentráció előfeltételezésével más minimumokat is találtak a közvetlen napfoltmegfigyeléseket megelőző időszakokban, például az 1450 és 1540 közötti Sporer-minimumot. A 8000 éves fenyőfákból származó adatok 18 napfoltminimumra utalnak az elmúlt 7800 évben. Ez és más tanulmányok kimutatták, hogy a Nap (és más csillagok is) idejének mintegy negyedét nagyon kevés napfoltban tölti.

Napfoltok és éghajlat

A Sporer-, a Maunder- és a Dalton-minimum egyébként egybeesik a kis jégkorszak hidegebb időszakával, amely körülbelül 1450-től 1820-ig tartott. Nemrégiben fedezték fel, hogy az 1861-1989 közötti napfoltok száma figyelemre méltó párhuzamosságot mutat az északi félteke középhőmérsékletének egyidejű változásával. A napfoltok legnagyobb számának évei között még jobb összefüggés van a napciklus hosszával. Például a hőmérséklet-anomália - 0,4 K volt 1890-ben, amikor a ciklus 11,7 éves volt, de + 0,25 K volt 1989-ben, amikor a ciklus 9,8 éves volt. Az ember okozta globális felmelegedés elméletének néhány kritikusa ezt a felfedezést használta fel az üvegházhatású gázok elméletének bírálatára.

Intuitív módon feltételezhetjük, hogy a teljes napsugárzás csökkenne a (optikailag sötét) napfoltok számának növekedésével. A besugárzás közvetlen műholdas mérései azonban éppen az ellenkezőjét mutatják. Ez azt jelenti, hogy a több napfolt több energiát juttat a légkörbe, így a globális hőmérsékletnek emelkednie kell.

A fokozott mágneses aktivitású időszakokban több napfolt is van. Ilyenkor több nagy töltésű részecske bocsátódik ki a napfelszínből, és a Nap több UV- és látható sugárzást bocsát ki. A közvetlen mérések bizonytalanok, de becslések szerint a Nap sugárzási energiája akár 0,2%-kal is változhat egy napfoltciklus szélsőségei között. A sarki fény halvány és ritka, amikor a Nap mágnesesen nyugodt, mint például a Maunder-minimum idején.

A napfoltok számának, és így a napplazma keringésének periodicitása a Napnak az egész Naprendszer súlypontja körüli forgásához kapcsolódik, amely átlagosan 11,1 évet vesz igénybe. A Nap néha akár egymillió kilométerre is eltávolodik ettől a középponttól, máskor pedig többé-kevésbé egybeesik, ami a fotoszférán belüli turbulencia különböző feltételeihez vezet. Az egyik állapotból a másikba való átmenet befolyásolja a napfoltok számát.

Nemcsak a Nap megnövekedett fényessége melegíti a Földet, hanem a napszél (a nagy energiájú töltött részecskék áramlása) is megvédi a légkört a kozmikus sugárzástól, amely C-14-et termel. Tehát több C-14 van, amikor a Nap mágnesesen nyugodt. Ez megmagyarázza, hogy miért használják a független időpontra datált anyagokból származó C14-mintákat a Nap mágneses múltjára való következtetés módjaként.

A legújabb kutatások azt mutatják, hogy a napfoltok okozta napsugárzásbeli változások és a légköri üvegházhatású gázok növekedésének együttes hatása az eddigi legjobb magyarázat a globális átlaghőmérséklet elmúlt évszázadban megfigyelt emelkedésére. Lane és munkatársai egy globális éghajlati modellt használva, amely az energia megőrzésén alapul, megalkották a légköri éghajlati "kényszer" profilját, amely a napsugárzásban bekövetkezett változások és az üvegházhatású gázok kibocsátásának kombinált változásai miatt következett be 1880 és 1993 között.

Azt találták, hogy a modelljük által megjósolt hőmérséklet-változások a énylegesen megfigyelt hőmérséklet-változások 92%-át fedték le ebben az időszakban - ami kiváló egyezés az adott időszakban. Eredményeik arra is utalnak, hogy az éghajlat érzékenysége a napsugárzás hatására körülbelül 27%-kal nagyobb, mint az üvegházhatású gázok által kiváltott hatásokra való érzékenysége.

Napfoltok és az éghajlat előrejelzése

Nem tudjuk, hogy a Nap miért tölti idejének egy részét mágnesesen nyugalmi állapotban, és hogy a napfoltminimumok olyan rendszerességgel fordulnak-e elő, hogy megjósolható legyen, mikor következik be a következő nyugalmi epizód.

Jelenleg nem kell aggódni egy újabb kis jégkorszak miatt. A napfényesség legújabb műholdas mérései, a napfolttevékenység előző ciklusától a jelenlegi ciklusig tartó növekedést mutatnak, ami azt jelzi, hogy a Föld több energiát kap a Naptól. Willson szerint, ha a napsugárzás-sűrűség növekedésének jelenlegi üteme a 21. század közepéig folytatódik, akkor a felszíni hőmérséklet körülbelül 0,5 C-kal fog emelkedni. Ez kicsi, de nem elhanyagolható hányada a várható üvegházhatást okozó felmelegedésnek.

A ciklus hossza és a Föld hőmérséklete közötti kapcsolat nem jól ismert. A normálisnál alacsonyabb hőmérsékletek általában azokban az években fordulnak elő, amikor a napfoltciklus a leghosszabb, amint azt az Izland körüli tengeri jég éves időtartamára vonatkozó feljegyzések is megerősítik. A ciklus a 2020-as évek elején lesz a leghosszabb.

http://www-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap02/sunspots.html