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Variationen der Sonnenstrahlung

Variationen der Sonnenstrahlung

Variationen der Sonnenstrahlung (Solar Variations) ist ein Begriff, der die zeitlichen Veränderungen der aktuellen Sonnenstrahlung, ihre spektrale Verteilung und die mit diesen Veränderungen einhergehenden Phänomene charakterisiert. Es wird unterschieden zwischen den periodischen Bestandteilen dieser Veränderungen, deren Hauptbestandteil der elfjährige Sonnenzyklus ist, und den aperiodischen Veränderungen. Mit anderen Worten, die Sonnenenergie, die die Sonne verlässt und die Erdoberfläche erreicht, variiert periodisch.

Es gibt periodische Komponenten wie den elfjährigen Sonnenfleck und den aperiodischen Zyklus. In den letzten Jahren des 20. Jahrhunderts wurde die Sonnenaktivität dank künstlicher Satelliten in der Umlaufbahn überwacht. Dank anderer natürlicher Indikatoren wurde die Geschichte in den vergangenen Jahrhunderten abgeleitet. Klimatologen sind daran interessiert zu verstehen, inwieweit sich solare Schwankungen, wenn überhaupt, auf das Klima auf der Erde auswirken.

Ursachen für Schwankungen der Sonneneinstrahlung

Diese Änderungen der Sonnenstrahlung sind auf die von der Sonne abgegebene Energiemenge zurückzuführen und können aufgrund von Helligkeitsänderungen, Änderungen des Sonnenwinds und des Magnetfelds festgestellt werden. Unter den Ursachen, die dieses Phänomen hervorrufen, wurde die wahrscheinlichste von Horace Welcome Babcock formuliert, der sagt, dass eine Verbindung zwischen den elektrodynamischen Phänomenen der Sonne und den elektromagnetischen Phänomenen besteht.

Dies könnte durch die unterschiedliche Rotation unseres Sterns in mehreren Breitengraden erklärt werden: Zum Beispiel rotiert die Äquatorialzone alle drei Jahre mehr als die Fläche bei 50 ° Breite; Dies könnte zu einer Verzerrung der Magnetfeldlinien führen, die die Oberfläche verlassen und dann wieder in eine Art Schleife eintreten.

Beobachtungen der ersten zyklischen Variationen der Sonnenstrahlung

Heinrich Schwabe war ein deutscher Apotheker, der Astronomie als Hobby hatte. Schwabe beobachtete die Sonnenscheibe 17 Jahre lang jeden Tag in regelmäßigen Abständen und stellte fest, dass ihre Zahl über einen Zeitraum von 4,6 Jahren aufgrund des geringen Vorhandenseins von Flecken leicht anstieg. Während dieser Zeit erreichte die Sonneneinstrahlung einen Maximalwert und ging anschließend 6,4 Jahre lang zurück, bis ein neues Minimum erreicht wurde. Insgesamt sind zwischen den beiden Mindestjahren 11 Jahre vergangen.

Seit Beginn der Beobachtungen im Jahr 1755 war es üblich, die Zyklen ab diesem Datum fortlaufend zu nummerieren. Wir befinden uns jetzt in Zyklus 24, der im Juni 2009 begann und im Jahr 2020 enden wird. Es besteht eine enge Beziehung zwischen dem Magnetfeld und dem Aktivitätszyklus.

Polarität der Sonnenzyklen

George Ellery Hale und Seth Barnes Nicholson waren zwei bekannte amerikanische Astronomen. Beide Astronomen gaben an, dass der größte Teil des Sonnenfleckenzyklus in demselben Objekt auf der Nordhalbkugel der Sonne dieselbe umgekehrte Polarität aufweist, wenn wir die Südhalbkugel betrachten.

Diese Bestimmung bleibt für die Dauer des Zyklus kompatibel, aber die Polaritäten werden umgekehrt, wenn der nächste Zyklus übernimmt; Daher wäre es richtiger, von Zyklen von 22 Jahren zu sprechen, damit sich ähnliche Bedingungen wiederholen.

Entdeckung der langen Sonnenzyklen

Gustav Sporer und vermutlich Pater Scheiner stellten fest, dass sich die Flecken innerhalb von 10 ° und 35 ° Breite bildeten; Sie begannen sich um 35 ° zu formen und wanderten dann im Verlauf des Zyklus in niedrigere Breiten, bis sie am Ende desselben Zyklus auf der Höhe des Äquators auftauchten. Diese 11-Jahres-Zyklen variieren über einen Zeitraum von 80 Jahren und bilden eine Art Supercycle. Es wurden auch andere längere Zeiträume gefunden: 200-400-600 Jahre.

Die Zeitschriften "Geophisical Research Letters" und "Science" veröffentlichten einen Bericht, in dem sie sagten, dass die troposphärischen Schichten der Erdatmosphäre aufgrund eines plötzlichen Rückgangs der ultravioletten Sonnenstrahlung variieren und dass der elfjährige Sonnenzyklus viel stärker variiert. als ich vorher tat.

Unterschiede zwischen Sonnenstrahlungszyklen

Stanley Solomon, Mitglied des NCAR-Teams (National Atmospheric Research Center) in Boulder, Colorado, gibt an, dass die Minima der Sonnenzyklen nicht alle gleich sind, was die Umlaufbahnen künstlicher Satelliten verändert, die sich von der Teilschicht aus um die Erde drehen obere Atmosphäre, die Thermosphäre, nimmt ihre Dichte ab.

In Perioden mit geringer Intensität des Sonnenstroms (SF, "Solar Flow") kühlt sich die Thermosphäre ab und ihre Dichteschwankung scheint sogar 30% höher als der erwartete Durchschnittswert zu sein. Von 1996 bis 2008 nahm die Dichte der Thermosphäre um 31% ab, wobei nur 3% durch Kohlendioxid (ein starkes Treibhausgas) verursacht zu werden scheinen. Daraus würde sich ergeben, dass sowohl niedrige Temperaturen als auch Dichten der Thermosphäre durch geringe Ultraviolettstrahlung verursacht werden.

Globale Erwärmung

Bis etwa 2009 war die einflussreichste Expertengruppe der Ansicht, dass Schwankungen der Sonnenstrahlung beim modernen Klimawandel keine entscheidende Rolle spielen. In diesem Sinne wird angenommen, dass der gemessene Wert der aktuellen Sonnenaktivität im Vergleich zu den Auswirkungen von Treibhausgasen in der Atmosphäre auf das Klima viel weniger signifikant ist.

Im Allgemeinen können Theorien, die den modernen Klimawandel aufgrund unterschiedlicher Sonneneinstrahlung beschreiben, einer der folgenden drei Gruppen zugeordnet werden:

  • Die erste Gruppe geht von der Annahme aus, dass sich Änderungen der sichtbaren Helligkeit direkt auf das Wetter auswirken. Im Allgemeinen wird diese Aussage aufgrund des geringen Ausmaßes der Helligkeitsänderung als unwahrscheinlich angesehen.
  • Die folgende Gruppe schlägt vor, dass die bedeutendste Auswirkung auf das Klima durch Änderungen im UV-Teil des Spektrums ausgeübt wird. Da die Amplitude der Variationen in diesem Teil des Spektrums viel größer ist als die durchschnittlichen allgemeinen Spektraländerungen, können diese Änderungen eine größere Auswirkung auf das Klima haben;
  • Die dritte Gruppe bezieht sich auf die Untersuchung von Nebenwirkungen im Zusammenhang mit einer Abnahme der Sonnenaktivität, bei der die galaktische kosmische Strahlung zunimmt, was die Wolkenbildung verbessert und das Klima beeinflusst.

1991 wurde eine Korrelation zwischen der Anzahl der Punkte und der Temperaturänderung in der nördlichen Hemisphäre auf der Grundlage eines Vergleichs astronomischer und meteorologischer Daten im Zeitraum von 1861 bis 1989 gefunden. Anschließend wurden diese Studien bestätigt und im Laufe des Jahres erweitert mehrere Jahrhunderte

Nach Beseitigung von Fehlern in diesen Daten wurde jedoch die sensationelle Bestätigung des Zusammenhangs zwischen Sonnenaktivität und moderner globaler Erwärmung widerlegt. Trotzdem wird diese Grafik oft als eine Beziehung zwischen dem Grad der Sonnenaktivität und dem Wetter dargestellt, was falsch ist.

Im Jahr 2000 wurde ein Artikel veröffentlicht, der besagt, dass eine Zunahme der Sonnenaktivität für die Hälfte des Temperaturanstiegs seit 1900 verantwortlich ist, jedoch den Anstieg von 0,4 ° C seit 1980 nicht erklären kann. Der zusätzliche Anstieg erklärt sich durch einen Anstieg von die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre. Im selben Jahr wurde eine Arbeit veröffentlicht, in der das modernste Klimamodell des 20. Jahrhunderts unter Berücksichtigung der Veränderungen der Sonnenaktivität, des Einflusses von Vulkanausbrüchen und anthropogener Faktoren, dh unter Berücksichtigung, verwendet wurde die Erhöhung der Konzentration von Treibhausgasen und Sulfat-Aerosolen.

Wir berücksichtigen auch die ungleiche Änderung der Helligkeit der Sonne in verschiedenen Bereichen des Spektrums und berücksichtigen nicht die Verstärkung des Einflusses der kosmischen Strahlung bei schwacher Sonnenaktivität. Das Ergebnis dieser Arbeit war die Schlussfolgerung, dass eine Veränderung der Sonnenaktivität zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine dominierende Rolle spielte. Die Arbeiten ergaben, dass der Treibhauseffekt Ende des Jahrhunderts für die Erwärmung verantwortlich ist und eine wachsende Rolle im Klima des Planeten spielen wird. Darüber hinaus wird die Unsicherheit in Bezug auf die "historisch bedingten Auswirkungen auf das Klima" oder das unvollständige Bild des Einflusses der hohen Wärmekapazität der Ozeane auf den aktuellen Klimazustand hervorgehoben.

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Geändert am: 25. Oktober 2019