ZON EN KLIMAAT

1. ZON EN KLIMAAT Beïnvloedt de zon het klimaat op aarde? Zo ja, hoe en hoe sterk? C. de Jager

2. DE ZON; 2×1030 kg; 1,4 miljoen km

3. INTENSE EN STABIELE LICHTBRON • Neem huidige totale aardse consumptie van energie, en dat gedurende 200.000 jaar = zonnestraling in één seconde • Oorzaak: kernfusie; waterstof wordt langzaam in helium omgezet • Zeer stabiel, met slechts 0,006% toename van stralingsenergie per miljoen jaar

4. IJstijden zijn geen onderwerp van deze studie • De ijstijden van het laatste miljoen jaren zijn gevolg van veranderingen in de stand en baan van de aarde; niet door de zon • Duur van gemiddelde ijstijd: ca. 100.000 jaar • Interglacialen van ca. 15.000 jaar • Onderwerp van dit onderzoek: de korter durende variaties van de zon in het tegenwoordige interglaciaal

5. Actieve Gebieden op de zon Vlekken, vlammen en coronale massa emissies

6. VERANDERING OP KORTE TERMIJN – ZONNEVLEKKEN Leven uren tot dagen, soms weken; magnetische velden met sterkten van ca. 10.000 maal aardmagnetisch veld

7. OMRINGEND AKTIEF GEBIEDLeeft maanden. Lussen: elektrische stromen van miljarden Ampères; verhitting door dissipatie van magnetisme; daardoor UV straling

8. Nabij vlek: zonnevlam. Duur: minuten. Heet plasma van ca. 50 miljoen graden. Gemiddelde energie-uitstoting ≈ een miljard Hirojima bommen

9. Ook geassocieerd: Coronale Massa Emissie. Gemiddelde energie per CME: ca. tien miljard Hirojima bommen

10. Alle zonsactiviteit verandert steeds en periodiek: de elfjaarlijkse cyclus.Zie ook de Grote Minima(ruwweg om de 200 jaren)

11. GEVOLGEN VOOR AARDE CME’s en het magneetveld tussen de planeten; de heliosfeer

12. DE HELIOSFEER; meer of minder gevuld met gemagnetiseerd zonneplasma; door magnetische afscherming beïnvloedt dit de intensiteit van op aarde ontvangen kosmische straling

13. GEVOLG: bij actieve zon is meer gemagnetiseerd gas in de heliosfeer; dit leidt tot minder kosmische straling op aarde. Dus: antifase met de 11-jaarlijkse zonnecyclus.

14. Kosmische straling: deeltjes van extreem hoge energie die met lichtsnelheid door de ruimte vliegen • Produceren radioactieve deeltjes in de aardatmosfeer (10Be, 14C, … en andere) • Hoe actiever de zon des te minder van deze cosmogenische radionucleïden • Ze slaan jaar na jaar neer in elkaar opvolgende ijslagen van Groenland en Antarctica en in aardse sedimenten • Zo beschikken we over een archief van de zonsactiviteit over vele eeuwen

15. In geen duizenden jaren was de zon zo actief als gedurende de laatste halve eeuw

16. INVLOED OP ATMOSFEER Mechanismen: (a) straling van de Actieve Gebieden of (b) het magnetische plasma van de CME’s?

17. Dus: twee mogelijke ‘proxies’ Een proxy: het Groep Zonnevlekken Getal RG (bekend sinds 1610) Ander proxy: ‘open zonneflux’ ≈ neerslaghoeveelheid van cosmogenische radionucleïden

18. 11-jaarlijkse verandering gepaard aan veranderingen van (UV) straling van de zon, afkomstig van Actieve Gebieden (proxy: RG)

19. Variatie < 0,1%; niet significant voor beïnvloeding van klimaat ? • Maar: UV straling varieert sterk: tot factor > 100! • Maar: wordt in stratosfeer geabsorbeerd; bereikt de troposfeer niet • Klimaat beïnvloeden door grootschalige circulatie? • Vraag aan klimatologie

20. Gemiddeld aantal vlekken nam gestaag toe sinds 1600

21. Vlekactiviteit verbonden met klimaatverandering? • Vlekactiviteit van laatste halve eeuw was hoogst van laatste 400 jaar maar bleef gedurende 50 jaar gemiddeld constant • Terwijl gemiddelde temperatuur van troposfeer bleef toenemen • Dus: temperatuurvariatie niet of weinig verbonden met UV straling van Actieve Gebieden? (vraag aan klimatologie)

22. Maar: CME activiteit bleef wèl toenemen. Verklaringen: magnetisch gas diffundeert slechts langzaam uit heliosfeer; gelijktijdig verdere toename zonsactiviteit.

23. Sterkste vlammen van laatste 50 jaar in 2003 en 2005 (‘TRACE’ opname van de vlam van 13 september 2005)

24. Sterkste CME’s van laatste 50 jaar in 2003 en 2005 (De CME van 13-09-2005)

25. Zie ook: Haloween vlammen van okt-nov 2003 (de sterkste ooit geregistreerd vóór 2005)

26. Een van de Haloween CME’s

27. sterkste uitbarstingen van de laatste 50 jaren in 2005 20 januari 2005, te 02 uur UT. Overtrof de Haloween vlammen van oktober en november 2003; gepaard aan uiterst intense coronale massa emissie

28. DUS: zonsactiviteit bleef toenemen Tot aan het eind van de huidige zonnecyclus. Deze conclusie bevestigd door minimale Ti44 radioactiviteit van recent gevallen meteorieten

29. Het verband met de gemiddelde aardtemperatuur De correlatie met zonneverschijnselen blijkt het sterkst bij vergelijking met de equatoriale component van de open zonneflux

30. Gemiddelde Noordelijk Halfrond Temperatuur uitgezet tegen hoeveelheid magnetisch plasma afkomstig van equatoriale gebieden zon (1610 – 1960) dT/dSeq = 0.11oC/1014 Wb

31. Andere voorstelling: aardtemperatuur en geomagnetische storingen (ak index)

32. Samenhang vlekken minder uitgesproken: Ttrop is beter gecorreleerd met equatoriale component van open zonneflux dan met RG

33. Andere aanwijzing: temperatuurverloop op aarde in laatste 500 Miljoen jaar. Kosmische stralingsflux in antifase met temperatuur.

34. Verklaring: zon loopt periodiek door spiraalarmen van Melkwegstelsel. Exploderende sterren produceren daar veel kosmische straling

35. Conclusies • Meet zonsactiviteit in de equatoriale component van de ‘open zonneflux’ (CME straling); eventueel aa of ak index; niet in totale bronfunctie; niet in RG • Fundamentele relatie: dT/dSeq = + 0.11 oC /1014 Wb • Zon was in laatste halve eeuw actiever dan ooit in laatste duizenden jaren. • Het meest actief in de jaren 2003 en 2005 • Deze samenhang met aardtemperatuur is uitdaging aan klimatologie!

36. Besluit: rol van zon kon wel eens veel belangrijker blijken dan wat tot dusver werd gedacht Het onderzoek naar de invloed van de zon op verandering van klimaat staat pas aan het begin