Słońce na Ziemi

Od wieków ludzie wiedzą, że Słońce daje Ziemi życiodajne światło i ciepło. Ale dopiero rozwój radia i zmienne warunki łączności pokazały, że słoneczne burze mogą wpływać na stan ziemskiej atmosfery.

Odkrycie prawie sto lat temu silnie zjonizowanych górnych warstw atmosfery umożliwiających propagację fal radiowych daleko poza zasięgiem widoczności otworzyło epokę radia i coraz bardziej użytecznych systemów radiokomunikacyjnych. Dało też impuls do badań nad fizyką Słońca i promieniowania kosmicznego. Zmienne warunki propagacji powiązano wkrótce ze znanym przynajmniej od czasów Galileusza pojawianiem się na powierzchni naszej najbliższej gwiazdy ciemnych plam i rozbłysków. W okresach największej aktywności Słońca wybuchające protuberancje rozmiarami przewyższają kilkunastokrotnie Ziemię i wyrzucają w przestrzeń kosmiczną z ogromną prędkością strumienie wysokoenergetycznych cząstek, docierając niekiedy dalej niż orbita naszej planety. Już w przeszłości wpływały one na wiele zjawisk na Ziemi, powodując zaburzenia pola magnetycznego, a w konsekwencji nieprawidłowe działanie systemów radiokomunikacyjnych i energetycznych. Zdarzały się również poważne awarie.

Niepokojące opóźnienie cyklu

Procesy zachodzące wokół Słońca cechuje zwykle regularna 11-letnia cykliczność. W ostatnim okresie na Słońcu zachodzą jednak niespotykane procesy. Miarowość uległa zachwianiu. Pole magnetyczne Słońca jest najsłabsze od początków ery eksploracji kosmosu przez człowieka. Zgodnie z regułą 11-letnich cykli nasza gwiazda powinna była osiągnąć szczyt aktywności w roku 2011. To jednak nie nastąpiło. Wielu badaczy rozważa konsekwencje, jakie może to mieć dla Ziemi, badając, co się działo, jeżeli takie sytuacje zdarzały w przeszłości. Ostatnio udokumentowano słabą aktywność Słońca 70 lat pod koniec XVII wieku. Był to też okres ochłodzenia się klimatu i wyjątkowo ostrych zim, kiedy zdarzało się, że zamarzał również cały Bałtyk, a do Szwecji można było podróżować saniami. Podobnych zmian doświadczyli mieszkańcy innych regionów świata. Badania historyczne pokazują, że takie okresy ochłodzeń na Ziemi zdarzały się w ostatnim tysiącleciu kilkukrotnie i za każdym razem poprzedzały je wydłużone okresy aktywności słonecznej.

Wyjaśnienie tej domniemanej korelacji stanęło u podstaw hipotezy, że aktywność Słońca, wpływając na pole magnetyczne Ziemi oraz jonizowanie gazów w górnych warstwach atmosfery, może mieć też wpływ na inne właściwości atmosfery, w tym kondensację chmur. W konsekwencji wpłynęłoby to na temperaturę powierzchni Ziemi, czyli ochłodzenie klimatu. Autorem tej hipotezy ogłoszonej kilka lat temu był Henrik Svensmark z duńskiego Narodowego Instytutu Przestrzeni Kosmicznej. Promieniowanie słoneczne pozostaje prawie niezmienne w dłuższych okresach, ale zmiany natężenia pola magnetycznego odpowiadają niemal idealnie cyklom aktywności Słońca. Przekonujące potwierdzenie hipotezy o wpływie aktywności Słońca na pokrywę chmur na Ziemi nie jest proste. Nasza wiedza o zjawiskach fizycznych zachodzących w złożonym ekosystemie atmosfery jest zaskakująco mała. Wpływa na to mnóstwo czynników i wciąż mamy kłopoty z ich wyjaśnieniem, pomimo że do modelowania atmosfery wykorzystuje się największe ośrodki obliczeniowe świata, w których nadaje się prawdziwy sensu pojęciu „big data” zbanalizowanemu w ostatnich czasach przez sprzedawców systemów IT. Hipoteza duńskiego badacza zakłada, że na powstawanie chmur jakiś wpływ może mieć promieniowanie kosmiczne docierające do naszego układu słonecznego z odległych regionów galaktyki. Zjawisko byłoby bardziej widoczne, kiedy słabsze jest pole magnetyczne Słońca działające jak tarcza chroniąca Ziemię przed promieniowaniem komicznym. Osłabienie pola magnetycznego powodowałoby nasilenie skutków promieniowania kosmicznego. Próbowano tę hipotezę sprawdzić za pomocą eksperymentu CLOUD przeprowadzonego w ośrodku badań jądrowych CERN pod Genewą. Opublikowany w Nature w październiku 2013 r. artykuł podsumowuje prowadzony przez kilka lat eksperyment, wykorzystujący ogromną komorę mgłową i strumień cząstek z największego akceleratora świata. Badano oddziaływanie silnie energetycznych cząstek z akceleratora na parę oświetlaną światłem ultrafioletowym symulującym światło słoneczne. Promieniowanie w komorze mgłowej generuje skupiska zarodków cząstek, tak jak to się ma dziać przy formowaniu się chmur. Artykuł podkreśla niezbyt mocne teoretyczne podstawy do modelowania zjawisk fizycznych w atmosferze. Potwierdza on wprawdzie zjawisko oddziaływania promieniowania kosmicznego z atmosferą, ale stwierdza, że jest to wpływ niewielki w porównaniu z tym, jaki ma powiększający się wpływ areozoli i najróżniejszych zanieczyszczeń pojawiających się w atmosferze w wyniku działalności przemysłu.

Ocieplenie polityką

Atmosfera debaty naukowej o zmianach otoczenia Ziemi jest specyficzna, bo dotyka wpływu człowieka na ocieplenie klimatu, tematyki, w której argumenty naukowców różnych specjalności mieszają się z interesami wielkiego przemysłu, firm energetycznych i radykalnych ruchów politycznych. Polskojęzyczne hasła w Wikipedii na temat profesora Svensmark, a także projektu CLOUD różnią się znacząco od wersji w innych językach. Niektórzy dowodzą też tezy, że ograniczenie dopływu światła słonecznego spowodowane gęstą pokrywą chmur i tak spowoduje ocieplenie.

Obecnie liczba plam na Słońcu już się zwiększa, czyli weszło ono w fazę aktywną, ale dzieje się to ze znacznym opóźnieniem. Tak się składa, że zdarzyło się to w okresie szybkiego rozwoju sieci telekomunikacyjnych. W sumie nie wiemy, co się może wydarzyć, kiedy natężenie pola magnetycznego na Ziemi gwałtownie wzrośnie pod wpływem silnych wybuchów na Słońcu. W wielu krajach, szczególnie w regionach podbiegunowych, dopasowano do tego procedury reagowania kryzysowego, ale kwestie te mogą być złożone, bo otoczeni wszechobecnymi systemami IT przestajemy zauważać, że zależą one czasem od urządzeń, które nietypowe zjawiska mogą uszkodzić. Okres słabej aktywności Słońca może uśpić naszą czujność. Słońce, dzięki któremu powstało życie na Ziemi, nie musi sprzyjać technologiom, które człowiek wymyślił. Może człowiek psuje klimat na Ziemi, poprzez nierozsądną industrializację, ale nie można wykluczyć, że po którymś z kolejnych cyklów to Słońce pokaże, kto tu rządzi.


TOP 200