(www.illvid.dk) og må ikke videregives til tredjepa - Illustreret ...

illvid.dk

(www.illvid.dk) og må ikke videregives til tredjepa - Illustreret ...

Kære bruger

Denne pdf-fil er downloadet fra Illustreret Videnskabs website

(www.illvid.dk) og ikke videregives til tredjepart.

Af hensyn til copyright indeholder den ingen fotos.

Mvh

Redaktionen


Solen er i evig aktivitet, som det ses på

dette billede fra NASA-satellitten Solar

Dynamics Observatory. Men på det

seneste har aktiviteten været usædvanligt

lav, og forskerne er i tvivl om årsagen.

sdo/nasa


Der er noget

galt meD Solen

Solen styrer Europas vejr

Nordeuropas relativt milde vinterklima

skyldes i høj grad lune vinde fra sydvest.

Når disse vinde bliver blokeret, fordi

jetstrømmen bøjer af, bliver der i stedet

åbnet for iskold luft fra Sibirien, som

giver lave temperaturer og kolde vintre.

Vores stjerne er begyndt at opføre sig besynderligt:

1. Solen udsender ultraviolet stråling.

Det er tænkeligt, at når der kommer mindre

ultraviolet stråling, ændrer de stratosfæriske

vinde sig. Derved bliver jetstrømmene ikke

længere holdt på plads i deres normale bane

– de kommer ud af kurs og blokerer for de

milde vinde fra sydvest. Forskerne ved dog ikke

præcist, hvordan mekanismerne fungerer.

Ny forskning tyder på, at Solen slet ikke er så stabil, som

vi har troet. Antallet af solpletter har været nede i en

bølgedal, og ske vil de forsvinde helt i en periode. Det

er tegn på, at der er ukendte processer i gang i Solens

indre, som kan have stor betydning for Jordens klima.

2. Strålingen

udløser dannelse af

ozon i stratosfæren,

som varmes op.

Stratosfæriske vinde

Milde

vestenvinde

3. Temperaturudsvingene i stratosfæren

sætter gang i stratosfæriske vinde.

Jetstrøm

Normal bane

Ændret bane

Kolde

sibiriske

vinde

4. Vindene

i stratosfæren

påvirker jet-

strømme nede

i troposfæren.

af Helle og Henrik stub. Illustrationer: Henning dalhoff

19


V

interen 2010 var usædvanligt kold

i Nordeuropa. Noget tyder nu på, at

det ikke var en statistisk tilfældighed,

men at forklaringen skal søges på

Solen. I den samme periode var Solen

nemlig usædvanligt lidt aktiv. Den lave

aktivitet kan have påvirket de såkaldte

jetstrømme i stratosfæren, så de blokere de

for de lune vestenvinde, der kommer ind

fra Atlanterhavet og plejer at give os vores

relativt milde vinterklima.

Det mener den engelske professor i

rumfysik Michael Lockwood fra University

of Reading. Hans forskning tyder på,

at Solen ikke er så stabil, som de fleste

ellers har ment. Det understøttes af flere

andre undersøgelser, som viser, at der er

en række forhold på Solen, som kan

variere overraskende meget.

En af de mest tydelige afvigelser er

i antallet af solpletter. I de seneste 300 år

er solpletterne kommet og gået i en

rytme på 11 år. Men den seneste cyklus

har varet længere end normalt, og meget

usædvanligt har der været perioder af

flere ugers varighed helt uden pletter.

De få solpletter er også interessante

for Lockwoods teori om sammenhængen

mellem solaktivitet og kolde vintre i

Nordeuropa: Når der er mange solpletter,

er Solen aktiv med mange udbrud og udsender

forholdsvist meget ultraviolet lys.

Og det er netop den ultraviolette stråling,

der påvirker Jordens øvre atmosfære.

Hans teori bygger på, at den ultraviolette

stråling absorberes i ozonlaget 20-50 kilometer

over Jorden og herved opvarmer

stratosfæren. Det udløser vinde i stratosfæren,

og ifølge Lockwoods modelberegninger

påvirkes også lag i troposfæren

7-12 kilometer oppe, hvor jetstrømmene

befinder sig. Det er ikke klart, hvordan

mekanismen virker, men der er en tydelig

sammenhæng. Baseret på et omfattende

statistisk materiale har Lockwood

fundet, at kolde vintre i Europa hænger

sammen med en lav sol aktivitet – det

seneste eksempel er vinteren 2009-10.

De kolde vintre er kun et lokalt

fænomen, der skyldes ændringer i jetstrømmene,

som forhindrer varm luft fra

Atlanterhavet i at nå frem, så vi i stedet

får kolde vinde fra Sibirien. Jordens klima

som sådan ændres ikke. Faktisk tegner

2010 til globalt at blive et meget varmt år.

Lock wood mener dog også, at Solens

aktivitet er blevet mindre gennem de

seneste 100 år, og at den ske er på vej

mod en langvarig periode uden pletter.

Plasma nåede polerne

Dr. Mausumi Dikpati og hendes forskerhold

fra Center for Atmospheric Research

i Colorado har nu givet en mulig

forklaring på den reducerede aktivitet

på Solen. Ligesom der er havstrømme på

Jorden, er der under Solens overflade

strømme af varm plasma. Det normale

mønster er, at plasmaet flyder tæt under

overfladen fra ækvator op mod polerne,

hvor gassen synker og derefter vender

tilbage til ækvator. Ligesom Jordens havstrømme

kan Solens gasstrømme ændre

sig. Normalt bevæger strømmene sig kun

Transportbånd bliver strakt ud

Solens plasma er i evig bevægelse ligesom de havstrømme, der kendes fra Jorden. Men

i 2008 observerede solforskerne, at plasmastrømmene havde ændret sig. De mener, at

ændringerne kan være baggrund for den lave aktivitet, man har konstateret på Solen.

1. Sædvanligvis cirkulerer plasmaet i en

bevægelse, der når 2 /3 af vejen til polerne.

20

2. I 2008 nåede strømmene næsten helt til

polerne, og tempoet var usædvanligt langsomt.

Baggrund

Klimagåden har

mange ubekendte

Solens opførsel har naturligt

nok stor betydning for klimaet på

Jorden, og det samme gælder

mængden af drivhusgasser i

atmosfæren. Men en række andre

faktorer spiller også ind, og det

gør det svært at lave præcise

klimamodeller. Vi kan aldrig

vide, om vi har overset en lille,

men vigtig faktor. Men sådan

er forholdene for forskningen.

Ud over drivhusgasserne og

Solen mener de fleste forskere,

at de vigtigste faktorer er:

KosmisK stråling

Den kosmiske stråling kan ske

påvirke mængden af skyer, og det

har igen betydning for, hvor

meget sollys der kastes tilbage og

dermed ikke opvarmer Jorden.

Havstrømme

Fordelingen af den energi, Jorden

modtager fra Solen, reguleres

i høj grad af havstrømmene.

Ændringer kan få stor betydning

for klimaet i bestemte regioner.

vulKanudbrud

Når der kortvarigt bliver pumpet

aske op i atmosfæren, vil det virke

afkølende, fordi mere sollys bliver

reflekteret tilbage til rummet.

industri

Fabrikker kan i et vist omfang

have den samme effekt som

vulkanudbrud, idet de og

sender meget støv og aske

op i atmosfæren.

opdyrKet land

Marker kaster mere

sollys tilbage end

skov, og derfor

har mængden af

opdyrket land

betydning.


to tredjedele af vejen mod polerne, før de

synker ned. Men sidst i 2008 nåede plasmastrømmene

næsten helt til polerne,

og tilbageturen gik langsommere end

normalt. Modelberegninger viser, at denne

ændrede strømning kan forklare den

meget lave aktivitet. Det store spørgsl

er nu, om der er tale om et tidsmæssigt

begrænset fænomen, eller om det er et

tegn på en mere vedvarende ændring.

Måske kan svaret komme fra nye satellitter,

som skal nærstudere Solen.

Solvinden løjer af

De manglende pletter er imidlertid ikke

det eneste usædvanlige ved Solen. Således

er der lt et lille fald på 0,02 procent

i Solens udstråling af synligt lys og et

fald på ikke mindre end seks procent i

udstrålingen af ultraviolet lys – begge

dele i forhold til det sidste solpletminimum

i 1996. En anden ling viser den

svageste solvind i de 50 år, man har foretaget

linger. Solvinden er en strøm af

elektrisk ladede partikler, som udgår fra

Solen med en typisk hastighed på 400

kilometer i sekundet. Den europæiske

rumsonde Ulysses lte i 2008 et fald på

20 procent i det tryk, solvinden udøver.

Endelig udsendte Solen meget mindre

stråling i radioområdet end normalt.

Således var strålingen ved bølgelængden

10,7 centimeter den svageste siden 1955.

Hver for sig er disse ændringer ikke

alarmerende, men tilsammen viser de, at

vi ikke skal tage Solens stabile opførsel

for givet. Der er ikke fare for, at Solen

PlETTEr På rETur

Med et par undtagelser har antallet af solpletter fulgt et fast mønster i de cirka 400 år,

man har registreret dem. Rytmen er svinget regelmæssigt i intervaller på 11 år, men

den seneste cyklus har været usædvanligt lang. Samtidig viser prognoser, at toppen i

det kommende solpletmaksimum vil ligge på et noget lavere niveau end normalt.

antal solpletter pr. ned

250

200

150

100

50

0

1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

antal solpletter pr. ned

175

150

125

100

75

50

25

maunder-

minimum

nedlige linger

gennemsnitlig værdi

daltonminimum

Forventet udvikling

0

2000 2005 2010 2015

Solpletter ser mørke ud, fordi

deres temperatur ligger på

omkring 4000 grader mod

den øvrige overflades 6000.

soHo/nasa & Esa

år

år

ssT/Royal sWEdIsH acadEmy of scIEncE


SolEn går i hi

Siden slutningen af 70’erne har man lt den samlede udstråling fra Solen.

Variationerne er s, men det ser ud til, at bølgedalene (som altid falder sammen

med solpletminimummer) bliver stadig lavere, og det er uventet for forskerne.

1367,0

1366,5

1366,0

1365,5

1365,0

1978 1983 1988 1993 1998 2003 2008

pludselig vil svulme op og blive til en

rød kæmpestjerne eller noget andet

dramatisk. Til gengæld har udsvingene

stor betydning for de klimamodeller, forskerne

bruger. Indtil nu har man ment, at

vi kunne nøjes med at koncentrere os

om de forhold her på Jorden, der har indflydelse

på klimaet – især mængden af

drivhusgasser i atmosfæren. Men hvis

Solen virkelig er på vej til at ændre sin

opførsel, er der tale om en helt ny parameter,

der skal tilføjes klimamodellerne.

Årringe afslører aktivitet

For at forstå Solens opførsel over længere

tid er det nødvendigt med viden om forhold

på vores stjerne, der går flere tusind

år tilbage – altså længe før vi mennesker

begyndte at foretage linger.

Man kan imidlertid følge Solens

aktivitet tusinder af år tilbage ved hjælp

af isotoplinger på Jorden. Her ser man

på mængden af kulstof-14 i træers

årringe samt mængden af beryllium-10 i

iskerneboringer. Disse værdier afhænger

af, hvor meget kosmisk stråling der når

frem til Jorden. Og den kosmiske stråling

er igen afhængig af Solens magnetfelt,

22

Watt pr. m 2

der er stærkest, når Solen er meget aktiv.

Ved at kigge på sådanne analyser har

Michael Lockwood opdaget et mønster,

hvor Solens aktivitet stiger langsomt

over en periode på 300 år for så at falde

hurtigt over bare 100 år.

Ifølge Lockwood ser det ud til, at

faldet i Solens aktivitet i nogle tilfælde

ender med en langvarig periode, hvor

Solen er næsten eller helt uden pletter.

Disse perioder har været kendetegnet

af et koldt klima – i hvert fald i Europa.

Der har været flere sådanne perioder. De

tre mest kendte fra nyere tid er Spörerminimummet

i 1415-1510, det meget

omtalte Maunderminimum fra 1645 til

1715 og Daltonminimummet i 1795-1820.

Under ét falder disse tre minimummer

sammen med en langvarig kuldeperiode

i Europa og Nordamerika, der går under

betegnelsen den lille istid. For eksempel

var det dengang ofte muligt at løbe på

skøjter på Themsen, hvilket sjældent

sker i dag. Tilsvarende ser en tidligere

varm periode omkring år 1000 ud til at

hænge sammen med en høj solaktivitet.

Men som med næsten alt inden for

klimaforskning er det vanskeligt at sige

år

noget præcist om årsagen. Det kan være,

at det kolde klima kun har været lokalt

for Europa og Nordamerika, og desuden

kan andre faktorer end Solen have spillet

ind. En mulighed er øget vulkansk aktivitet,

der har tilført atmosfæren større

mængder aske og aerosoler – noget, som

i høj grad virker afkølende. Måske har de

to faktorer, Solen og vulkanisme, spillet

sammen og dermed forstærket klimaændringen

i den lille istid.

Nyt minimum kan være på vej

Det afgørende for os er naturligvis, om vi

i disse år står over for et nyt Maunderminimum

eller et lignende fænomen,

der kan få betydelige klimamæssige

konsekvenser her på Jorden.

I øjeblikket er der tegn på, at aktiviteten

igen er ved at stige. Selv om Solen

har haft et langvarigt minimum i antallet

af solpletter, ser det ud til, at vi får et nyt,

om end noget forsinket, solpletmaksimum.

Flere undersøgelser tyder dog på,

at det ikke bliver så intensivt som normale

maksimummer. Således har vicedirektøren

for solobservatoriet i Arizona,

Mark Giampapa, set på Solens udvikling

over en længere periode. Ved at analysere

data for solpletter tilbage til

1980’erne har han fundet, at den magnetiske

feltstyrke inde i pletterne ser ud til

at aftage. Giampapa ser det som et tegn

på, at Solen er på vej mod en ny langvarig

periode uden pletter i stil med Maunderminimummet.

Det passer godt med

Lockwoods observationer af, at Solen er

inde i en periode med vigende aktivitet.

Det er imidlertid ikke givet, at et nyt

længerevarende minimum vil påvirke

klimaet på samme de som sidst og

give os en ny lille istid. Der er nemlig

betydeligt mere CO2 i atmosfæren i dag,

og det kan forrykke udviklingen.

Solen er ikke helt almindelig

Én de at forstå Solen på er ved hjælp

af analyser af dens aktivitet tilbage i

tiden. En anden er ved at sammenligne

med andre stjerner af samme type.

Solen er en 6000 grader varm stjerne

af spektraltype G, og der findes mange

millioner stjerner af denne type i Mælkevejen.

Sammen med en række italienske

astronomer har Mark Giampapa undersøgt

15 lignende stjerner i den åbne hob

M67 2700 lysår borte. Stjernerne har

nogen lunde samme alder som Solens 4,6

Illustreret Videnskab nr. 1/2011


BRIdgEman aRT lIBRaRy

Nordeuropas floder var ofte isdækkede

ved det seneste lange solpletminimum.

milliarder år og næsten den samme

kemiske sammensætning.

På trods af den store afstand kan det

faktisk lade sig gøre at studere disse

stjerner og eventuelle pletter på deres

overflade. Solpletter – eller i dette tilfælde

stjernepletter – er koldere end selve

stjernens overflade. Det udnytter man

ved at se på stjernen i to spektrallinjer,

hvoraf den ene er temperaturfølsom, og

den anden ikke er det. Hvis der er mange

pletter med lav temperatur, bliver den

Satellit skal undersøge

om Solen er på skrump

For at kunne stille en korrekt diagnose på Solen er det

nødvendigt med nogle meget nøjagtige oplysninger

om dens tilstand. Derfor blev der den 15. juni 2010

opsendt en lille, fransk solsatellit ved navn Picard.

I løbet af de kommende år skal Picard blandt

andet foretage linger af den samlede

udstråling fra Solen og beregne dens

diameter med en hidtil uset præcision.

Diameteren skal les, fordi der

er en sammenhæng mellem Solens

livvidde på den ene side og dens

temperatur og udstråling på den anden.

Ved høj temperatur og udstråling blæses Solen

en lille smule op, så hvis udstrålingen virkelig er for

nedadgående, skulle det vise sig som en mindre diameter.

Meget passende har satellitten fået navn efter den franske

astronom Jean Picard, der døde i 1682. Picard foretog nogle

for den tid meget nøjagtige oplinger af Solens diameter.

Han nåede frem til en værdi, som er lidt større end den, vi

kender i dag. Det har ført til en debat om, hvorvidt Solen

allerede er ved at trække sig sammen. Men uanset hvor dygtig

en astronom Picard var, er det usikkert, om hans linger har

været tilstrækkeligt præcise. Resultater fra SOHO, en anden

solsatellit, tyder da også på, at Solens størrelse er uændret.

Men inden længe vil Picard kunne give et mere præcist svar.

temperaturfølsomme linje dybere og

mere tydelig, og derved bliver det muligt

at foretage ret nøjagtige linger af

både pletternes størrelse og temperatur.

Målingerne har stået på i seks år, og den

foreløbige konklusion er, at ingen af de

observerede stjerner ser ud til at have

periodiske svingninger i antallet af pletter

på under seks år. Målingerne skal

fortsætte i nogle år endnu, før vi med sikkerhed

kan sige, hvordan Solens periode

på 11 år er i forhold til andre stjerner.

Forskerne har også analyseret, hvordan

lysstyrken varierer for de udvalgte

stjerner i M67. Og her tyder det på, at

Solen er mere stabil og rolig end de fleste

stjerner af samme type – noget, vi

bestemt skal være glade for.

I øvrigt viste det sig, at det var overraskende

svært at finde stjerner med

samme kemiske sammensætning som

Solen. Det går imod den klassiske opfattelse

af, at Solen er en fuldstændigt gennemsnitlig

og ikke specielt interessant

stjerne. Således har Solen et forholdsvist

Med et specialdesignet

teleskop skal Picard

le Solens diameter

med en nøjagtighed

på nogle få tusindedele

af et buesekund.

lavt indhold af grundstoffer med et højt

smeltepunkt. Sammenligner man Solen

med de stjerner, astronomerne kalder

for soltvillinger – altså det nærmeste, vi

overhovedet kommer på vores egen sol

– er indholdet af lette grundstoffer som

ilt og kulstof næsten det samme, mens

indholdet af tungere stoffer som aluminium,

jern og nikkel er 10-20 procent

lavere. En mulig forklaring er, at disse

stoffer er gået til at danne klippeplaneter

som Jorden. Men uanset forklaringen har

Solen en lidt usædvanlig kemisk sammensætning.

Hvad det betyder for dens

stabilitet og opførsel, ved vi dog ikke.

Men undersøgelserne fortsætter –

både af sammenlignelige stjerner og af

Solen selv – ved hjælp af solobservatorier

på Jorden og satellitter, som er specielt

indrettet til forlet. Så om nogle år vil

vi formentlig have et mere præcist svar

på, om der virkelig er noget galt med

Solen – og hvad det kan være.

Find mere om emnet på www.illvid.dk

More magazines by this user
Similar magazines