ZON EN KLIMAATZON EN KLIMAAT

Beïnvloedt de zon het klimaat Beïnvloedt de zon het klimaat op aarde? Zo ja, hoe en hoe op aarde? Zo ja, hoe en hoe

sterk?sterk?

C. de C. de JagerJager

DE ZON; 2DE ZON; 2××10103030 kg; 1,4 miljoen kg; 1,4 miljoen kmkm

INTENSE EN STABIELE INTENSE EN STABIELE LICHTBRONLICHTBRON

• Neem huidige totale aardse consumptie Neem huidige totale aardse consumptie van energie, en dat gedurende 200.000 van energie, en dat gedurende 200.000 jaar = zonnestraling in één seconde jaar = zonnestraling in één seconde

• Oorzaak: kernfusie; waterstof wordt Oorzaak: kernfusie; waterstof wordt langzaam in helium omgezetlangzaam in helium omgezet

• Zeer stabiel, met slechts 0,006% Zeer stabiel, met slechts 0,006% toename van stralingsenergie per toename van stralingsenergie per miljoen jaarmiljoen jaar

IJstijden zijn geen onderwerp IJstijden zijn geen onderwerp van deze studie van deze studie

• De ijstijden van het laatste miljoen jaren De ijstijden van het laatste miljoen jaren zijn gevolg van veranderingen in de stand zijn gevolg van veranderingen in de stand en baan van de aarde; niet door de zonen baan van de aarde; niet door de zon

• Duur van gemiddelde ijstijd: ca. 100.000 Duur van gemiddelde ijstijd: ca. 100.000 jaarjaar

• Interglacialen van ca. 15.000 jaarInterglacialen van ca. 15.000 jaar

• Onderwerp van dit onderzoek: de Onderwerp van dit onderzoek: de korter durende variaties van de zon in korter durende variaties van de zon in het tegenwoordige interglaciaalhet tegenwoordige interglaciaal

Actieve Gebieden op de Actieve Gebieden op de zonzon

Vlekken, vlammen en Vlekken, vlammen en coronale massa emissiescoronale massa emissies

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

OMRINGEND OMRINGEND AKTIEF GEBIEDAKTIEF GEBIED Leeft maanden. Lussen: elektrische stromen van miljarden Leeft maanden. Lussen: elektrische stromen van miljarden Ampères; verhitting door dissipatie van magnetisme; daardoor Ampères; verhitting door dissipatie van magnetisme; daardoor UV stralingUV straling

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

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

Alle zonsactiviteit verandert steeds en Alle zonsactiviteit verandert steeds en

periodiek: de elfjaarlijkse cyclus.periodiek: de elfjaarlijkse cyclus. Zie Zie

ook de ook de Grote MinimaGrote Minima (ruwweg om de 200 (ruwweg om de 200 jaren)jaren)

GEVOLGEN VOOR AARDEGEVOLGEN VOOR AARDE

CME’s en het magneetveld CME’s en het magneetveld tussen de planeten; de tussen de planeten; de

heliosfeerheliosfeer

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

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

Kosmische straling: deeltjes van Kosmische straling: deeltjes van extreem hoge energie die met extreem hoge energie die met lichtsnelheid door de ruimte lichtsnelheid door de ruimte vliegenvliegen

• Produceren radioactieve deeltjes in de Produceren radioactieve deeltjes in de aardatmosfeer (aardatmosfeer (1010Be, Be, 1414C, … en andere)C, … en andere)

• Hoe actiever de zon des te minder van Hoe actiever de zon des te minder van deze deze cosmogenische radionucleïdencosmogenische radionucleïden

• Ze slaan jaar na jaar neer in elkaar Ze slaan jaar na jaar neer in elkaar opvolgende ijslagen van Groenland en opvolgende ijslagen van Groenland en Antarctica en in aardse sedimentenAntarctica en in aardse sedimenten

• Zo beschikken we over een Zo beschikken we over een archief van de archief van de zonsactiviteit over vele eeuwenzonsactiviteit over vele eeuwen

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

INVLOED OP ATMOSFEERINVLOED OP ATMOSFEER

Mechanismen: (a) straling van de Mechanismen: (a) straling van de Actieve Gebieden of (b) het Actieve Gebieden of (b) het

magnetische plasma van de magnetische plasma van de CME’s?CME’s?

Dus: twee mogelijke Dus: twee mogelijke ‘proxies’‘proxies’

(a)(a) Een proxy: het Groep Zonnevlekken Een proxy: het Groep Zonnevlekken Getal RGetal RGG (bekend sinds 1610) (bekend sinds 1610)

(b)(b) Ander proxy: ‘open zonneflux’ ≈ Ander proxy: ‘open zonneflux’ ≈ neerslaghoeveelheid van neerslaghoeveelheid van

cosmogenische radionucleïden cosmogenische radionucleïden

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

Variatie < 0,1%; niet significant voor Variatie < 0,1%; niet significant voor beïnvloeding van klimaat ?beïnvloeding van klimaat ?

• Maar: UV straling Maar: UV straling varieert sterk: tot factor varieert sterk: tot factor > 100!> 100!

• Maar: wordt in Maar: wordt in stratosfeer stratosfeer geabsorbeerd; bereikt geabsorbeerd; bereikt de troposfeer nietde troposfeer niet

• Klimaat beïnvloeden Klimaat beïnvloeden door grootschalige door grootschalige circulatie?circulatie?

• Vraag aan klimatologieVraag aan klimatologie

Gemiddeld aantal vlekken nam Gemiddeld aantal vlekken nam gestaag toe sinds 1600gestaag toe sinds 1600

Vlekactiviteit verbonden met Vlekactiviteit verbonden met klimaatverandering? klimaatverandering?

• Vlekactiviteit van laatste halve eeuw Vlekactiviteit van laatste halve eeuw was hoogst van laatste 400 jaar maar was hoogst van laatste 400 jaar maar bleef gedurende 50 jaar gemiddeld bleef gedurende 50 jaar gemiddeld constantconstant

• Terwijl gemiddelde temperatuur van Terwijl gemiddelde temperatuur van troposfeer bleef toenementroposfeer bleef toenemen

• Dus: Dus: temperatuurvariatie niet of weinig temperatuurvariatie niet of weinig verbonden met UV straling van Actieve verbonden met UV straling van Actieve Gebieden? (vraag aan klimatologie)Gebieden? (vraag aan klimatologie)

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

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

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

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

Een van de Haloween CME’sEen van de Haloween CME’s

sterkste uitbarstingen van de sterkste uitbarstingen van de laatste 50 jaren in 2005laatste 50 jaren in 2005

20 januari 2005, te 02 uur UT. 20 januari 2005, te 02 uur UT. Overtrof de Haloween vlammen Overtrof de Haloween vlammen van oktober en november 2003; van oktober en november 2003;

gepaard aan uiterst intense gepaard aan uiterst intense coronale massa emissiecoronale massa emissie

DUS: zonsactiviteit bleef DUS: zonsactiviteit bleef toenementoenemen

Tot aan het eind van de huidige Tot aan het eind van de huidige zonnecyclus. Deze conclusie zonnecyclus. Deze conclusie bevestigd door minimale Tibevestigd door minimale Ti4444

radioactiviteit van recent gevallen radioactiviteit van recent gevallen meteorieten meteorieten

Het verband met de Het verband met de gemiddelde gemiddelde

aardtemperatuur aardtemperatuur

De correlatie met De correlatie met zonneverschijnselen blijkt het zonneverschijnselen blijkt het sterkst bij vergelijking met de sterkst bij vergelijking met de equatoriale componentequatoriale component van de van de

open zonneflux open zonneflux

Gemiddelde Noordelijk Halfrond Gemiddelde Noordelijk Halfrond Temperatuur uitgezet tegen hoeveelheid Temperatuur uitgezet tegen hoeveelheid magnetisch plasma afkomstig van magnetisch plasma afkomstig van equatorialeequatoriale gebieden zon gebieden zon (1610 – 1960)(1610 – 1960)

dT/dSdT/dSeqeq = 0.11 = 0.11 ooC/10C/101414 Wb Wb

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

Samenhang vlekken minder Samenhang vlekken minder uitgesproken: Tuitgesproken: Ttroptrop is beter is beter gecorreleerd met equatoriale gecorreleerd met equatoriale component van open zonneflux dan component van open zonneflux dan met Rmet RGG

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

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

ConclusiesConclusies

• Meet zonsactiviteit in de Meet zonsactiviteit in de equatoriale component van equatoriale component van de ‘open zonneflux’de ‘open zonneflux’ (CME straling); eventueel aa of (CME straling); eventueel aa of ak index; niet in ak index; niet in totaletotale bronfunctie; niet in R bronfunctie; niet in RGG

• Fundamentele relatie: dT/dSFundamentele relatie: dT/dSeqeq = + 0.11 = + 0.11 ooC /10C /101414 Wb Wb

• Zon was in laatste halve eeuw actiever dan ooit in Zon was in laatste halve eeuw actiever dan ooit in laatste duizenden jaren.laatste duizenden jaren.

• Het meest actief in de jaren 2003 en 2005Het meest actief in de jaren 2003 en 2005

• Deze samenhang met aardtemperatuur is uitdaging Deze samenhang met aardtemperatuur is uitdaging aan klimatologie!aan klimatologie!

Besluit: rol van zon kon wel Besluit: rol van zon kon wel eens veel belangrijker blijken eens veel belangrijker blijken

dan wat tot dusver werd dan wat tot dusver werd gedachtgedacht

Het onderzoek naar de Het onderzoek naar de invloed van de zon op invloed van de zon op

verandering van klimaat staat verandering van klimaat staat pas aan het beginpas aan het begin