• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Słońce daje Ziemi mniej energii niż sądzono

    06.02.2011. 17:08
    opublikowane przez: Jakub Juranek

    Nowe dane wskazują na to, że ilość energii pochodzącej z promieniowania naszej gwiazdy docierającej do Ziemi jest mniejsza niż dotychczas sądzono. Szacunki te mogą wywrzeć istotny wpływ na badania bilansu energetycznego naszej planety, studia nad funkcjonowaniem jej klimatu w skali globalnej i przyszłe prognozy jego zmian.

    Słońce jest dla naszej planety oraz życia na jej powierzchni najważniejszym źródłem energii, być może dlatego już u zarania historii ludzkości było ono czczone przez człowieka na wzór boski. Jednak pomimo wielu dekad obserwacji, nasza rodzima gwiazda wciąż nas zaskakuje. Galileusz wykazał, że jej powierzchnia nie jest bez skazy, lecz pokrywają ją plamy. Odkrycie to poruszyło światem obalając pogląd o doskonałości niebios i perfekcyjności gwiazd. Obecnie odkryto, że ilość energii emitowanej przez naszą gwiazdę, która dociera do Ziemi, jest mniejsza niż dotychczas zakładano. Chociaż informacja ta nie przynosi ze sobą szoku podobnego do tego, jaki wywołały doniesienia Galileusza, niemniej może się ona okazać bardzo znacząca, wnosząc niebagatelny wkład w to, jak postrzegać będziemy przyszłość naszego klimatu.

    Od końca lat 70-tych XX wieku dzięki użyciu satelitów umieszczonych w przestrzeni międzyplanetarnej naukowcy dysponują obserwacjami przybliżającymi nam tajniki aktywności Słońca i wpływu, jaki ma ona na Ziemię. Niestety, mimo, że dość precyzyjne, dane pochodzące z urządzeń umieszczonych w kosmosie nie były dotychczas w doskonały sposób wykalibrowane. Naukowcy z nich korzystający musieli przez cały czas zakładać, że używane przez nich instrumenty pomiarowe działają dokładnie tak samo zarówno na Ziemi jak i w przestrzeni kosmicznej. Założenie to okazało się ryzykowne i ostatecznie niesłuszne, czego dowiedli w niedawno opublikowanej pracy naukowcy Greg Kopp z Laboratory for Atmospheric and Space Physics z Uniwersytetu Kolorado w Boulder i Judith Lean z Naval Research Laboratory w Waszyngtonie. Przeanalizowali oni dane pochodzące z programu badawczego NASA SORCE (ang. Solar Radiation and Climate Experiment), dodatkowo kalibrując je z uwzględnieniem parametrów, jakie uzyskali podczas testów instrumentów pomiarowych w warunkach laboratoryjnych idealnie odzwierciedlających przestrzeń międzyplanetarną. Rezultaty okazały się intrygujące.

    Wyliczono, że całkowita irradiancja Słońca (ang. Total Solar Irradiance) " zwana również stałą słoneczną " podczas tzw. słonecznego minimum wynosi 1360.8 ± 0.5 W m-2 , co istotnie różni się od dotychczasowego "kanonicznego" szacunku, wynoszącego 1365.4 ± 1.3 W m-2, powszechnie stosowanego w obliczeniach zmiennych klimatycznych od lat 90-tych XX wieku. Ten z pozoru niewiele różniący się wynik, będący równocześnie najbardziej precyzyjną z dotychczas uzyskanych estymacji, może oznaczać drastyczną zmianę parametrów, jeśli uwzględni się go w miejsce starych wartości w precyzyjnych modelach klimatycznych.

    Pomimo, iż wielu naukowców uważa, że parametr całkowitej irradiancji Słońca - chociaż jest ważny - ma mniejsze znaczenie niż fluktuacje i relatywne zmiany w ilości docierającej do Ziemi energii słonecznej, rezultaty nowych wyliczeń mogą okazać się znaczące. Szacuje się, że nawet 1/6 zakresu obserwowanego obecnie, a trwającego już około dwóch stuleci, globalnego ocieplenia klimatu, przypisana może być wpływowi zmiennej aktywności Słońca. Doskonalsza kalibracja danych rzuca nowe światło na zebrane w poprzednich latach obserwacje naszej gwiazdy i pozwala również na rozwiązanie wiążących się z nimi zagadek. Dotychczasowe dane z różnych urządzeń były zgodne we wskazywaniu gwałtownych dziennych zmian w ilości energii płynącej ze Słońca w związku z pojawieniem się na jego powierzchni wielkich plam słonecznych, uzyskiwano również zgodność w pomiarach amplitudy aktywności w 11-letnich słonecznych cyklach. Zagadką pozostawały dochodzące do 6 W m-2 różnice pomiarowe w średniej całkowitej irradiancji liczonej w przedziałach dekad.

    Zanim naukowcy dowiedzą się, jakie znaczenie dla obrazu klimatu i przyszłej pogody na Ziemi mają świeże wyliczenia stałej słonecznej, staną się one przyczynkiem do kolejnej drobnej zmiany wizerunku naszej gwiazdy. Podobnie jak dzięki Galileuszowi dowiedziano się, że jej powierzchnia nie jest tak doskonała, jak sądzono, obecnie wiemy już również, iż nasza rodzima gwiazda nie jest tak "energetycznie szczodra", jak dotychczas uważaliśmy.



    Więcej informacji na temat zagadnienia irradiancji i badań w ramach programu SORCE (w języku angielskim) można uzyskać na oficjalnej stronie projektu: SORCE. SOlar Radiation & Climate Experiment. Zagadnienie to można również zgłębić słuchając podcasta na ten temat, wyprodukowanego i udostępnionego przez Uniwersytet Kolorado w Boulder: MP3. Dokładne wskaźniki pomiarów stałej słonecznej od roku 1978 można znaleźć na stronie National Geophysical Data Center.

    O innych aspektach aktywności Słońca i związanej z tą aktywnością kosmicznej pogodzie można przeczytać również w artykule pt.
    Szaleństwa kosmicznej pogody na portalu Naukowy.pl .



    Źródło:
    Kopp, G. i Lean. J. L. (2011). A new, lower value of total solar irradiance: Evidence and climate significance. Geophysical Research Letters, 38. doi:10.1029/2010GL045777

    Grafika: Satelita SORCE przed rozpoczęciem misji.
    Autor/źródło: NASA Marshall Space Flight Center. Licencja: własność publiczna.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Stała słoneczna (całkowita irradiancja słoneczna) – całkowita energia, jaką promieniowanie słoneczne przenosi w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię ustawioną prostopadle do promieniowania w średniej odległości Ziemi od Słońca (1 j.a.) przed wejściem promieniowania do atmosfery. Średnia wartość stałej słonecznej wynosi około 1366,1 W/. Ze względu na zmiany w czasie stałej słonecznej poprawniejszą nazwą jest całkowita irradiancja Słońca (Total Solar Irradiance – TSI). Obecnie stałą słoneczną mierzy się za pomocą pomiarów satelitarnych, dzięki czemu omija się wpływ atmosfery na otrzymane wyniki.

    Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE) – eksperyment satelitarny do oceny całkowitego i widmowego rozkładu promieniowania słonecznego dochodzącego do atmosfery ziemskiej.


    Solar Dynamics Observatory, SDO (pol. obserwatorium dynamiki Słońca) – satelita naukowy badający dynamikę aktywności słonecznej; pierwsza misja NASA w ramach programu „Żyjąc z gwiazdą” (ang. Living with a star). Satelita został wyniesiony w przestrzeń kosmiczną 11 lutego 2010 roku. Szacunkowy czas trwania misji podstawowej wynosi 5 lat, z szansą przedłużenia do 10.

    Minimum Wolfa – okres małej aktywności słonecznej, trwający od około 1280 do 1340 roku. wyznaczony na podstawie szacowanych zmian liczby plam słonecznych. Podobnie jak w przypadku innych minimów, odnotowano w tym czasie niższe średnie temperatury na Ziemi. Mniejszej aktywności słonecznej przypisuje się związek z okresami chłodniejszymi na Ziemi.

    Pod pojęciem klimat rozumie się średni stan atmosfery i oceanu w skalach od kilku lat do milionów lat. Zmiany klimatu wynikają z czynników zewnętrznych takich jak ilość dochodzącego promieniowania słonecznego lub czynników wewnętrznych takich jak działalność człowieka (zmiany antropogeniczne) lub wpływ czynników naturalnych. W ostatnich latach termin „ogólna zmiana klimatu”, używany jest w kontekście globalnego ocieplenia i wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi, ale rozważane są scenariusze powodujące oziębienie powierzchni Ziemi (np. wywołane odbiciem energii słonecznej od zwiększonej pokrywy chmur lub aerozoli atmosferycznych).

    Pod pojęciem klimat rozumie się średni stan atmosfery i oceanu w skalach od kilku lat do milionów lat. Zmiany klimatu wynikają z czynników zewnętrznych takich jak ilość dochodzącego promieniowania słonecznego lub czynników wewnętrznych takich jak działalność człowieka (zmiany antropogeniczne) lub wpływ czynników naturalnych. W ostatnich latach termin „ogólna zmiana klimatu”, używany jest w kontekście globalnego ocieplenia i wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi, ale rozważane są scenariusze powodujące oziębienie powierzchni Ziemi (np. wywołane odbiciem energii słonecznej od zwiększonej pokrywy chmur lub aerozoli atmosferycznych).

    Pod pojęciem klimat rozumie się średni stan atmosfery i oceanu w skalach od kilku lat do milionów lat. Zmiany klimatu wynikają z czynników zewnętrznych takich jak ilość dochodzącego promieniowania słonecznego lub czynników wewnętrznych takich jak działalność człowieka (zmiany antropogeniczne) lub wpływ czynników naturalnych. W ostatnich latach termin „ogólna zmiana klimatu”, używany jest w kontekście globalnego ocieplenia i wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi, ale rozważane są scenariusze powodujące oziębienie powierzchni Ziemi (np. wywołane odbiciem energii słonecznej od zwiększonej pokrywy chmur lub aerozoli atmosferycznych).

    Dodano: 06.02.2011. 17:08  


    Najnowsze