Kiedy rozważamy wpływ słońca na Ziemię i nasz klimat, zwykle myślimy o promieniowaniu słonecznym.

Jesteśmy doskonale świadomi niebezpieczeństw związanych z poparzeniem skóry przez promieniowanie ultrafioletowe lub UV.

Słońce jest bowiem aktywną gwiazdą.

Ciągle uwalnia również tak zwany „wiatr słoneczny”, składający się z naładowanych cząstek, głównie protonów i elektronów, które przemieszczają się z prędkością setek kilometrów na godzinę.

Niektóre z tych cząstek, które docierają do Ziemi, są kierowane do atmosfery polarnej przez nasze pole magnetyczne.

W rezultacie możemy zobaczyć światła południowe, aurora australis na półkuli południowej i ich odpowiednik północny, zorzę polarną.

Ta widoczna manifestacja cząstek słonecznych przedostających się do atmosfery ziemskiej nieustannie przypomina, że Słońce to coś więcej niż światło słoneczne.

Ale cząsteczki mają również inne efekty.

Cząsteczki słoneczne i ozon

Kiedy cząsteczki słoneczne dostają się do atmosfery, ich wysokie energie jonizują obojętne cząsteczki azotu atmosferycznego i tlenu, które stanowią 99% atmosfery.

To „energetyczne wytrącanie cząstek”, nazwane tak, ponieważ przypomina deszcz cząstek z kosmosu, jest głównym źródłem jonizacji w polarnej atmosferze na wysokości ponad 30 km – i uruchamia łańcuch reakcji, w wyniku których powstają związki chemiczne ułatwiające niszczenie ozonu.

Wpływ cząstek słonecznych na ozon atmosferyczny po raz pierwszy zaobserwowano w 1969 r.

Od początku XXI wieku, dzięki nowym rodzajom obserwacji satelitarnych, widzieliśmy coraz więcej dowodów na to, że cząstki słoneczne odgrywają ważną rolę w oddziaływaniu na ozon polarny.

W okresach szczególnie aktywnych, kiedy Słońce wypuszcza duże ilości cząstek w przestrzeń, do 60% ozonu na wysokości powyżej 50 km może zostać zubożone.

Efekt może utrzymywać się tygodniami. Niżej w atmosferze, poniżej 50 km, cząsteczki słoneczne są ważnymi czynnikami przyczyniającymi się do rocznej zmienności polarnych poziomów ozonu, często drogą pośrednią.

W tym przypadku cząstki słoneczne ponownie przyczyniają się do utraty ozonu, ale niedawne odkrycie wykazało, że pomagają one również ograniczyć zubożenie dziury ozonowej na Antarktydzie.

Jak ozon wpływa na klimat

Większość ozonu w atmosferze znajduje się w cienkiej warstwie na wysokości 20-25 km – „warstwa ozonowa”.

Ale ozon jest wszędzie w atmosferze, od powierzchni Ziemi po wysokości powyżej 100 km.

Jest gazem cieplarnianym i odgrywa kluczową rolę w ogrzewaniu i chłodzeniu atmosfery, co czyni go krytycznym dla klimatu.

Wiadomo, że na półkuli południowej zmiany ozonu polarnego wpływają na regionalne warunki klimatyczne.

Jej wyczerpanie nad Antarktydą miało efekt chłodzący, co z kolei przyciągnęło zachodni strumień wiatru, który okrąża kontynent bliżej.

W miarę odnawiania się dziury antarktycznej ten pas wiatru może meandrować dalej na północ i wpływać na wzorce opadów, temperaturę powierzchni mórz i prądy oceaniczne.

Tryb pierścienia południowego opisuje ten ruch pasa wiatru z północy na południe, który okrąża południowy region polarny.

Ozon jest ważny dla przyszłych prognoz klimatycznych, nie tylko w cienkiej warstwie ozonowej, ale w całej atmosferze.

Ważne jest, abyśmy rozumieli czynniki, które wpływają na zmienność ozonu, czy to spowodowane przez człowieka, czy naturalne, takie jak słońce.

Bezpośredni wpływ słońca

Związek między cząstkami słonecznymi a ozonem jest dość dobrze ugruntowany, ale co z jakimikolwiek bezpośrednimi skutkami, jakie cząsteczki słoneczne mogą mieć na klimat?

Mamy dowody obserwacyjne, że aktywność słoneczna wpływa na regionalną zmienność klimatu na obu biegunach.

Modele klimatyczne sugerują również, że takie efekty biegunowe są powiązane z większymi wzorcami klimatycznymi (takimi jak północny i południowy mod pierścieniowy) i wpływają na warunki panujące na średnich szerokościach geograficznych.

Szczegóły nie są jeszcze dobrze poznane, ale po raz pierwszy wpływ cząstek słonecznych na system klimatyczny zostanie uwzględniony w symulacjach klimatycznych wykorzystywanych w nadchodzącej ocenie Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC).

Chociaż różnią się one w zależności od 11-letniego cyklu aktywności magnetycznej Słońca, nie mogą wyjaśnić niedawnego szybkiego wzrostu globalnych temperatur spowodowanego zmianami klimatycznymi.

Wiemy, że rosnący poziom gazów cieplarnianych w atmosferze powoduje wzrost temperatury powierzchni Ziemi (fizyka była znana od XIX wieku).

Wiemy również, że działalność człowieka znacznie zwiększyła emisję gazów cieplarnianych w atmosferze.

Razem te dwa czynniki wyjaśniają obserwowany wzrost globalnych temperatur.

A co z chmurami?

Chmury w atmosferze są znacznie niższe niż tam, gdzie przenika większość cząstek słonecznych.

Cząstki znane jako galaktyczne promienie kosmiczne (pochodzące raczej z centrum naszej galaktyki niż ze słońca) mogą być powiązane z formowaniem się chmur.

Sugerowano, że promienie kosmiczne mogą wpływać na tworzenie się jąder kondensacji, które działają jak „nasiona” chmur.

Jednak ostatnie badania przeprowadzone w ośrodku badań jądrowych CERN sugerują, że skutki są nieistotne.

Nie wyklucza to innych mechanizmów wpływu promieni kosmicznych na tworzenie się chmur, ale jak dotąd istnieje niewiele potwierdzających dowodów.

Źródło: space.com

The Conversation na licencji Creative Commons.