הבנת תפקיד כתמי השמש במגוון האקלים

הפיזיקה של כתמי השמש: יותר מאשר משטח

כתמי השמש הם תכונות חולפות על תמונת השמש המופיעות ככתמים אפלים ולא סדירים.החושך שלהם הוא אשליה של ניגוד: כתמי שמש טיפוסית עדיין בהירים מאוד, אבל זה נראה כהה ליד התמונות המקיפים, אפילו בהיר יותר כי זה בערך 1,500-2,000 מעלות צלזיוס (בדומה 3,800 מעלות צלזיוס לעומת 5,500 מעלות צלזיוס).

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הבנת כתמי השמש אינה רק פעילות גופנית בפיסיקה השמש.כי הם הסמן הנראה לעין ביותר של פעילות מגנטית השמש, תדירותם והפצה שלהם מספקים תיעוד ישיר של שינויים בתפוקה האנרגיה של השמש.הההההההתהילה הכוללת (TSI) – כמות הקרינה הסולארית שמגיעה לפסגה של האווירה של כדור הארץ – מסתכם בכ-0.1% מעל מחזור השמש, אך תנודתיות קטנות יכולות להיות השפעות על האווירה המשולבת על פני כדור הארץ ועל פני כדור הארץ.

תצפיות של כתמי שמש מתוארות שוב לאסטרונומים סיניים עתיקים, אך רשומות שיטתיות החלו עם המצאת הטלסקופ בתחילת 1600s.היום, רשת של observatories ומכשירים המבוססים על חלל עוקבות באופן רציף אחר מספר כתמי השמש, אזור ונכסים מגנטיים, האכלה נתונים למודלים המסייעים למדענים לא לסבך השפעה סולארית מנהגי אקלים אחרים.

מחזור השמש של 11 שנים ושלביו

כתמי השמש אינם מופיעים באופן אקראי.הם עוקבים אחר מחזור מוכר היטב - 11 שנים, מזוהה לראשונה באמצע המאה ה-19 על ידי האסטרונום השוויצרי רודולף וולף.המחזור מונע על ידי ה דינמי המגנטי של השמש: כמו השמש מסתובבת, הסיבוב השונה שלה (זמן יותר בקו המשווה מאשר הקטבים) רוח מעל פני השטח המגנטי, ובסופו של דבר גורם להם לחדור אל פני השמש כולה, ומיוצרת מחזור מגנטי כל כך מלא.

מחזור השמש יש שני שלבים נפרדים:

(FLT:0) Solarmax:FLT:1 כאשר מספרי השמש עולים, השמש פולטת מעט יותר קרינה אולטרה סגול ו צילומי רנטגן.הכתרה הסולארית הופכת פעילה יותר, וההתלקחות והזרקות המוניות הכליליות הן תכופות.
(FLT:0) המינימום: ⁇ 1 , ספירת כתמי השמש נופלת לאפס או ליד אפס.השמש היא שקטה יותר, ומעט מעט יותר מקטנות השמש יכולה לפעמים להימשך זמן רב יותר מהממוצע, כפי שקרה במהלך המינימום של מנדר (1645-1715) והדאלטון (1790–1830).

המעבר בין מקסמה למינימה אינו חלק; מחזורים שונים באמפליטודו.לדוגמה, מחזור 24 (2008–2019) היה חלש במיוחד, עם מספר שיא של כתמי מחזור 21 (1976–1986), המעגל הנוכחי 25 צפוי להיות צנוע, למרות תחזיות נשארות לא ברורות.

מכניזם המקשר כתמי שמש לאקלים כדור הארץ

ההשפעה הישירה של כתמי שמש על האקלים היא לעתים קרובות לא מובן מאליו. sunspots עצמם, להיות קריר יותר, למעשה (FLT:0) reduceFLT:1 פליטה מקומית של אור גלוי, אבל הפעילות המגנטית שיוצרת אותם גם מייצרת faculae בהיר (נקודות ימין) בתמונותphere ו chrophere.האפקט הכולל על מחזור סולארי הוא כי המשתנים מובילים לעידן זעיר של שינוי דרמטי (אך) עם מנגנונים דרמטי זה חייב להיות כרוך בדרגה מינימלית של חום, אך ורק עם מנגנונים דרמטי (אך) עם מנגנונים דרמטי) עם ⁇ , אך ורק עם ⁇ , אך ורק עם ⁇ , כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, עם מנגנונים דרמטי, עם מנגנונים דרמטי, עם מנגנונים דרמטי, עם ⁇ , עם ⁇ .

למעלה למטה לעומת .למטה-up Pathways

מדענים זיהו שני מסלולים עיקריים דרכם ניתן להשפיע על האקלים:

(FLT:0) מנגנון ה-down: 1.FLT:1 מוגבר קרינה אולטרה סגולה השמש במהלך מיקסום השמש נספג על ידי אוזון אסטרוספירי, חימום הסטרטוספרה העליונה.זה משנה את טמפרטורת ⁇ ואת דפוסי הרוח בסטרטוספרה, אשר יכול בתורו להשפיע על זרם המטוסים והתבניות מזג האוויר.
(FLT:0) מנגנון ה-Botomup:FreaLT:1 , שינויים נדירים, אפילו קטנים, יכולים להשפיע על טמפרטורות פני הים (SST) באוקיינוס השקט הטרופי, כמה דגמים מציעים כי וריאציות סולאריות יכולות לשנות את אל ניניו-דרום אוסוציאלציה (ENS) או ליצור "טביעה סגורה" ארוכת טווח בדפוסי SST טרופיים.

בנוסף, כמה חוקרים מציעים כי פעילות השמש יכולה להשפיע על כיסוי ענן על ידי שינוי קרינת קוסמית גליון קרינת קרינת קרינת השמש פחות נקודות שמש (שדה מגנטי חלש) לאפשר יותר קרני קוסמיות גלקטיות להגיע לכדור הארץ, אשר עשוי לשפר היווצרות ענן נמוכה ולהגדיל את אלבדום הפלנטארי (Albedo), המוביל ל קירור.זה זו נותרה שנויה במחלוקת, שכן ראיות תצפיתיות הן מיקרופיזיקה מעורבת, אך היא מורכבת, אך ורקפת, היא מייצגת את תפקידה הפעיל של שינוי האקלים: 0, עם זאת, עם זאת, עם השפעה פעילה של תחום חשוב של שינוי האקלים, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם השפעה משמעותית של תחום זה, עם זאת, עם זאת, עם השפעה משמעותית של שינוי האקלים: 1.

פרספקטיבה היסטורית: המינימום של מנדר ועידן הקרח הקטן

הדוגמה המצוטטת ביותר של קורלציה כתמי השמש היא המינימום של מנדר (1645-1715), תקופה שבה מספר כתמי השמש ירד ל-0 במשך שבעה עשורים. זה היה במקרה עם החלק הקר ביותר של עידן הקרח הקטן (בסביבות 1300–1850), במיוחד באירופה ובצפון אמריקה ריברות שבקושי הקפיאו – כמו התמזה בלונדון – באופן קבוע, ואלפיניפיפות, נראה כימות הקרחונים המתקדמות, אך לא גורמות להתנגשות.

רבים שחזורים חיוורים מראים כי עידן הקרח הקטן היה אירוע גלובלי, לא רק תופעה אירופית, וסיבותיו היו כנראה מרובות: התפרצויות געשיות (שזרקו sulfate sulfate aerosols לתוך stratosphere), הפחתת התפוקה הסולארית, שינויים במחזור האוקיינוס (כגון אטה של ה-Dackation האטלנטי) המינימום יכול היה לתרום פונקציה נוספת של קירור גיאוגרפיה 10.3C) על ידי קצת יותר ויותר על ידי אורקליום אורקליום אורטרנטימינלי (Fcantendic) אשר עשוי להיות בעל השפעה פנימית של אורקליום (ירידה של אורבעולםית (ירידה של אורברד) על ידי קצת יותר ויותר על ידי קצת יותר ויותר על ידי קצת יותר ויותר) על ידי קצת יותר ויותר על ידי קצת יותר ויותר על ידי קצת יותר ויותר על ידי קצת יותר ויותר על ידי אורקליום אורקליום אורכות אורכות אורקליום אורכות אורכות אורקליום של אורכות אורכות אורכות אורנטית אורנטית אורנטית אורכותלקטיום אורכות אורכות אורכות אורכות אורכות אורקליום של אורקליום של אורכות אורכות אורנטית אורנטית אורכות אורקליום של אורנטיתיק

מינימה גדולה השמש אחרת – כמו המינימום של סווראר (1460-1550) ומינימום דלטון – הותאם גם עם תקופות קרירות יותר באירופה ובאסיה, אם כי עם שינויים פחות דרמטיים בטמפרטורות, האירועים האלה ממשיכים לספק מעבדות טבעיות לבדיקת מודלים של אקלים נגד נתונים Proxy, כולל טבעות עץ, ליבות קרח, ורשומות היסטוריות של ספירת כתמי כתמי כתמי שמש.

כתמי השמש בקונדום: טבעי לעומת Anthropogenic Forcing

בעוד כתמי שמש וחילות השמש השפיעו באופן בלתי נמנע על האקלים על אזורי זמן רב-שנתיים, תרומתם להתחממות מהירה שנצפתה מאז אמצע המאה ה-20 אינה ניתנת להכחשה.מספר קווי ראיות המוכיחים כי השמש אינה יכולה להסביר את ההתחממות האחרונה:

מדידות השמש של לוויינים מאז 1978 לא מראות מגמה ארוכת טווח שיכולה להסביר את עליית הטמפרטורה הגלובלית של 0.9 מעלות צלזיוס מאז 1880. למעשה, מאז שנות ה-70, השמש כבר בתקופה של פעילות גבוהה יחסית ואחריו ירידה קלה, בעוד טמפרטורות גלובליות המשיכו לעלות.
מודלים אקלים הכוללים רק סולריים ווולקניים לא מצליחים לשחזר את דפוס ההתחממות הנצנצנצנצנצנצנצ'י של 50 השנים האחרונות. רק כאשר גזי חממה אנתרוגניים ואווירסולסולמות כלולים בתצפיות סימולציות.
האווירה העליונה (סטרטוספרה) קירור היא טביעת אצבע של התחממות גזי חממה, לא כוח שמשילץ.אם השמש הייתה אחראית, הסטרטוספרה הייתה חמה, אבל למעשה היא קירור.

זה לא אומר מחקר כתמי שמש אינו רלוונטי למדיניות האקלים.הבנת כוח השמש מסייע לשפר את המודלים האקלימיים ולהפחית את אי הוודאות בהתעדות שינויים האקלים בעבר.על ידי הפרדת הבדלים טבעיים מאלה שגורמים לאדם, קובעי המדיניות יכולים לקבל החלטות מושכלות יותר לגבי אסטרטגיות להפחתה.לדוגמה, כמה ספקנים אקלים טענו כי המינימום הסולארי האחרון (2008–2010) היה צריך לגרום לקריור, אך להראות שכל אחד משלושת העשורים האחרונים היה משתקד: שינוי דרמטי יותר משינויי-Fergogenic הוא קודם לכן, הוא שינוי מוקדם יותר מקודם לכן, הוא שינוי דרמטי יותר מאשר שינוי: 1.

השפעות אקלים אזוריות ודפוסי כתמי השמש

למרות שאפקט הטמפרטורה הגלובלי של מחזורי השמש הוא קטן, השפעות אזוריות יכולות להיות בולטות יותר.מחקרים מראים כי במהלך מיקסום השמש, צפון האוקיינוס האטלנטי אוסוציאלציה (NAO) נוטה להשתנות לעבר שלב חיובי יותר, להביא חורף מתון יותר לצפון אירופה וקור, חורף יבש יותר לדרום אירופה.

בדומה לכך, כוח סולארי עשוי להשפיע על המונסון ההודי, עם כמה שחזורים המציגים גשם מוגבר במהלך תקופות של פעילות סולארית גבוהה ובצורת במהלך מינימה השמש ממושכת.ניתוח של 2019 שפורסם ב FLT:0Geophysical מכתבי מחקר אבולוציה (FLT:1), מצא קשר משמעותי סטטיסטית בין מחזור השמש ומנזרים על פני המילניום האחרון, אם כי ההשפעה היא קטנה יותר מזו של התפרצויות געשיות והתפרצות וולקנית ואטלנטית.

אלה חיבורים אזוריים מתווך על ידי המסלול העליון-למטה-למטה-למטה-למטה-הסטרוציונל: וריאציות אולטרה סגול לשנות ריכוזי האוזון, אשר משנים את העוצמה והמיקום של מערבול הקוטב והמטוס הסובטרופי.ה התוצאה היא מודולציה של מסלולים ומשקעים סערות, בעוד צנוע, הוא לזיהוי ברשומות ארוכות טווח ו Proxy.

שמירה מודרנית ומודל של פעילות כתמי השמש

כיום, החוקרים יש ארסנל של כלים לפקח על כתמי השמש וזמינות השמש עם דיוק חסר תקדים.המרכז הסולארי והליוס (SOHO), מצפה השמש Dynamics Observatory (SDO), ו- The Solar Orbiter מספק תצפיות רב-תחומיות של כתמי שמש, שדות מגנטיים ו- Irradiance.The FLT:0NO Spaceחיזוי מזג אוויר של חיזוי חלל של ה-AA משתמש בנתוני מחזורי נתונים סולארי זה, בעוד שבתוך מודלים של כדור הארץ משלבים.

רשומות Proxy מרחיבות את שיא השמש במרחק אלפי שנים באמצעות איזוטופים קוסמיים כמו פחמן-14 ודבורליום 10, המיוצרים באטמוספירה של כדור הארץ על ידי קרניים קוסמיות ומוצבים על ידי פעילות מגנטית השמש.איזוטופים אלה מאפשרים שיקום רמות כתמי השמש במהלך תקופות טרום-טלסקופיות, נותן קשר ארוך יותר להערכת הרקימות או תדירות של אירועים כמו המינימום המשולב עם רשומות אקולוגיות שונות של חומרים מכניים.

מודלים אקלים (מודלים למחזור כללי עם כימיה אינטראקטיבית) כוללים כעת את השמש באופן מציאותי, ומאפשרים לחוקרים לבחון את התרומות היחסיות של השמש מול וולקנית מול גזי החממה.התוצאה היא תמונה הרבה יותר מנוקבת: כוהת השמש מונח טבעי משני, אך יש לקחת בחשבון את התגובה של מערכת האקלים להפרעות חיצוניות – במיוחד על דלות עד כמה שנים.

כיוונים עתידיים ושאלות פתוחות

למרות עשרות שנים של מחקר, מספר שאלות מפתח נותרו ללא מענה:

(FLT:0) מדוע מתרחשת מינימה גדולה של השמש?(FirLT:1) המינימום של מנדרה לא היה ייחודי, אבל המנגנון שגורם לשמש להיכנס לתקופה ממושכת של פעילות נמוכה אינו מובן לחלוטין.
(FLT:0) כמה גדול הוא ההשפעה האזורית של כוח סולארי?veFLT:1, למרות אות גלובלי הוא קטן, מודלים לא מסכימים על חוזק התגובות האזוריות.שיפור ייצוג המסלול הסטרסטוספירי משוב ענן הוא עדיפות.
(FLT:0) יכול לשמש לכפות השפעה על עליית החום של האוקיינוס?(ראה: 1) כמה מחקרים מראים כי מינימה השמש עשויה להגדיל את אחסון החום באוקיינוס העמוק, מה שמוביל לתגובה מאוחרת של אקלים.זה יכול להיות השלכות על ריבוי וריידות וגילוי התחממות אנתרוגנית.
(FLT:0) מה תפקידו של חלקיקים אנרגטיים סולאריים?(R) בנוסף לסיעור מוחלט, תפוקה חלקיקים של השמש (חלקיקים אנרגטיים מפוזרים, רוח השמש) יכולה להשפיע על הכימיה האטמוספרית, במיוחד באזורים הקוטביים.

מענה לשאלות אלה ידרוש המשך תצפיות על האקלים של השמש והכדור הארץ, כמו גם שילוב נוסף של נתונים חיוורים עם מודלים מתקדמים. שיתופי פעולה בינלאומיים כגון SPARC (תהליכים סטראט-סטרופה ותפקידם באקלים) ותוכנית המחקר העולמי לחקר האקלים מתאמת את מאמצי צמצום אי-ודאות בכפות-שמש ובהשפעותיו.

השלכות על מדיניות האקלים והבנה ציבורית

ההבנה המודעת של כתמי השמש ואקלים יש השלכות מעשיות. קובעי המדיניות חייבים להכיר בכך שגורמים טבעיים – כולל ריקנות סולארית – ימשיכו לשנות את האקלים על זמני הדלפה, אך הם אינם מחלימים את הראיות המרשימות להתחממות אנתרופית.למעשה, הכרה בתפקיד הסולארי יכולה לחזק את טיעונים המדיניות: כאשר אנו אחראים לגורמים טבעיים, ניתן להסביר רק על ידי פעילויות אנושיות.

יתר על כן, עונתי לתחזיות דלות המשלבות כוח סולארי יכול להועיל למגזרים כמו חקלאות, ניהול מים ותכנון אנרגיה.לדוגמה, אם מינימום סולארי צפוי להשפיע על ההסתברות של חורף אירופי קר, כלי אנרגיה יכולים לצפות טוב יותר הביקוש.

תקשורת ציבורית צריכה להדגיש כי כתמי שמש אינם הסבר חלופי לשינויי האקלים המודרניים.במקום זאת, הם מהווים חלק אחד של פאזל מורכב שמדענים ממשיכים להרכיב.האינטראקציה בין וריאציות סולאריות, התפרצויות געשיות, מחזורי האוקיינוס, ופליטות אנושיות מייצרות את האקלים שאנו חווים. Separating אותות אלה הוא סימן ההיכר של מדע האקלים החזק.

מסקנה

כתמי השמש הם הרבה יותר מאשר מקריות על פני השמש.הם אינדיקטורים של מחזור מגנטי המשפיע באופן מהותי על האקלים של כדור הארץ, בעיקר באמצעות שינויים בקרינת אולטרה סגולה סולרית והנתיב הסטרסטוספירי המובא במעלה.

בעוד שתפקידן של כתמי השמש באקלים הוא עובדה מדעית מבוססת, זהו גם תחום מתמשך של חקירה.כפי שרשומות תצפיתיות אורךות ומודלים הופכים מקיפים יותר, ההבנה שלנו להעמיק.עבור עכשיו, המסקנה ברורה: נקודות שמש, אבל הם אינם הנהג העיקרי של שינויי האקלים שאנו חווים כיום.