Innholdsfortegnelse
Solen er grunnlaget for alt liv på jorden
Solen er den dominerende kilden til energi overført til Jorden. Ingenting gir jordkloden mer energi (les: varme) enn solstrålene jorden mottar fra solen. Solen påvirker derfor klimaet på jorden mer enn noen annen klimapådrag faktor.
Ser vi bort fra oksygen og vann er årsaken til at det finnes liv på jordkloden og ikke på Merkur at jordkloden ligger akkurat passe langt fra solen til at jordkloden får en temperatur som gjør at liv kan oppstå. På Merkur finnes ikke liv på grunn av den ekstremt høye temperaturen, mens det ikke finne liv på Neptun fordi det er for kaldt der til at noe kan overleve. Jo lengre avstanden til sola er, jo kaldere vil planeten også være.
Solas struktur og egenskaper
Sola er en stjerne, akkurat som dem vi ser på himmelen, men mange tusen ganger nærmere. Den er det desidert største legemet i vårt solsystem, og den inneholder 99 prosent av massen i solsystemet. Sola selv består av 75 prosent hydrogen og 25 prosent helium. Det er de to letteste av alle grunnstoffer. Alle andre stoffer til sammen utgjør ikke mer enn 0,1 prosent av solas masse (Henriksen og Kanestrøm, 2001).
I solas indre er temperaturen omkring 15 millioner grader, og trykket er 250 milliarder ganger større enn lufttrykket ved jordoverflaten. Gassene i solas indre er presset sammen til en tetthet som er 150 ganger større enn vann. En én liters melkekartong full av slikt «solstoff» ville veie 150 kg. Når temperaturen er så høy, er atomene i en helt spesiell tilstand, der alle elektroner er revet løs fra atomkjernene. Solas indre består av hydrogen- og heliumkjerner (pluss noen få andre kjerner) samt elektroner som beveger seg om hverandre med enorm hastighet (Henriksen og Kanestrøm, 2001).
Sola ligger så langt borte fra oss (149,6 millioner km i middel) at lyset bruker omkring 8,31 minutter på veien. Diameteren på sola er 1,392 millioner km eller omkring 109 ganger større enn diameteren på jorda. Sola har ingen fast overflate, men består av en rekke lag der det er en gradvis overgang i temperatur og tetthet utover fra solas tette, varme sentrum til det tomme verdensrommet (Henriksen og Kanestrøm, 2001).
Det er naturlig å dele solas ytre deler inn i tre lag. Det er (regnet innenfra):
- fotosfæren
- kromosfæren
- koronaen
Hvordan dannes energien på sola?
Grunnlaget for solenergien er kjernefysiske prosesser. Sola er som en stor ovn. Brenselet er lette atomkjerner som smelter sammen til større kjerner. Det fører til frigjøring av store energimengder. Grunnlaget for dette er Einsteins berømte ligning der masse og energi er ekvivalente. Sammenhengen er gitt ved formelen:
E = mc2
der m er massen som omdannes, og c er lyshastigheten (Henriksen og Kanestrøm, 2001).
“Solovnen” brenner ved at dens egen masse langsomt omformes til energi. Hvert sekund brukes det 700 millioner tonn hydrogen som brensel. Det omdannes til helium, som veier litt mindre. Forskjellen er slik at ett tonn hydrogen omformes til 993 kg helium. Forskjellen på 7 kg omdannes til energi etter Einsteins formel (Henriksen og Kanestrøm, 2001).
Energien som lages på sola, strømmer ut i verdensrommet. Mesteparten av denne energien er det vi kaller elektromagnetisk stråling. F.eks. synlig lys, infrarød stråling, UV-stråling og røntgenstråling. I tillegg sendes det ut solvindpartikler, for det meste elektroner og protoner, men også en rekke tyngre ioner som jern og nikkel. Partiklene, røntgen- og UV-stråling er ansvarlig for bare en liten del av energien fra sola. Mesteparten av solenergien kommer fra den synlige og infrarøde strålingen. Solas masse er stor nok til at sola kan brenne i ca. 10 milliarder år. (Henriksen og Kanestrøm, 2001).
Strålingen fra sola er ikke konstant
Hvor sterke solstråler jordkloden mottar fra sola er ikke konstant. Forskerne mener i dag at sola bare slapp ut 70% av dagens strålenivå for 3-4 milliarder år siden (Wikipedia).
Hvis atmosfære sammensetningen hadde vært den samme som i dag, skulle ikke flytende vann ha eksistert på jorden for 3-4 milliarder år siden. Vi vet imidlertid at vann eksisterte på denne tiden, noe som leder oss mot det såkalte Svak-ung-sol-paradokset.
Hypotetiske forklaringer på dette paradokset er at det tidligere har eksistert en helt annerledes atmosfære enn i dag, med mye høyere konsentrasjoner av drivhusgasser enn det som eksisterer i dag (Sagan, 1997). Over de neste 4 milliarder år har så solens energiutstråling økt og atmosfærens sammensetning har blitt endret.
Den sykliske naturen til solens energiproduksjon er ennå ikke fullt ut forstått, endringen er svært langsomme og endrer seg ettersom solen blir eldre.
Solens død
Ser vi fremover vil solens dø i løpet av de neste 5 milliarder år. Dette vil skje ved at sola blir en rød kjempe, for deretter å bli en hvit dverg. Dette vil ha dramatiske innvirkninger på vårt klima. Fasen som rød gigant vil mest sannsynlig avslutte alt liv på jorden som skulle ha overlevd til den tid (Wikipedia).
Solflekk
Studerer vi sola nærmere vil vi se at sola har en mengde mørke flekker. En solflekk er et mørkt område på solens synlige overflate (fotosfæren) og kan en diameter på 1000 til 80 000 km (Mossman, 1989). Solflekkene ser mørke ut fordi temperaturen i disse områdene er betydelig lavere enn utenfor flekkene. Solflekkene har en temperatur på 2727–4227 °C, mens området rundt solflekken har en temperatur på 5 505 °C.
Solflekkene ekspanderer og trekker seg sammen mens de beveger seg over solens overflate. De kan også bevege seg med relative hastigheter på noen få hundre meter per sekund når de først er oppstått.
Området rundt solflekken kalles fakula, og har en høyere temperatur enn både solflekken og omgivelsene rundt. Dette området veier mer enn nok opp for mindre stråling fra selve flekken, og det er dette som gjør at solstrålingen øker i styrke med antall solflekker.
Solflekksyklusen
Solflekkintensiteten, d.v.s. antall solflekker på sola, varierer og er på sitt høyeste hvert ellevte år. Dette kalles solflekksyklusen og er et fenomen som har stor betydning for hvor mye energi jorden mottar fra sola (Willson, 1991).
Solflekksyklusen er tiden fra antallet solflekker når sitt maksimum og til det inntreffer igjen. Selv om vi sier at solflekksyklusen går over elleve år varierer denne perioden atskillelig fra periode til periode. Den hittil korteste registrerte perioden er syv år, mens den lengste er fjorten år. I 2022 befinner vi oss i syklus nummer 24 siden vi begynte å registrere solflekker systematisk.
Solflekkaktiviteten påvirker også nordlyset (forskning.no, 2005). I perioder med mange solflekker er det generelt stor solaktivitet og dermed også mye nordlys. I en periode fra 1640 til ca. 1710 var det nesten ingen solflekker. Denne perioden kalles Maunder minimum etter den engelske astrofysikeren Walter Maunder. I denne perioden var det usedvanlig kaldt både i Nord-Amerika og i Europa. Perioden er kjent som den lille istid, og i denne perioden var det trolig lite nordlys. Petter Dass levde fra 1647 til 1707, akkurat i den perioden vi hadde Maunder minimum. Han nevner aldri nordlys i sine mange skrifter – sannsynligvis fordi han aldri så noen mektige nordlys.
På grunn av sammentreffet mellom Maunder minimum og den lille istid har det vært reist spørsmål om det er noen sammenheng mellom solaktivitet og klimaendringene.
Påvirkning på klima
Solens aktivitetsminimum synes å korrelere med lavere temperaturer på jorden, og lengre enn gjennomsnittlige solflekksykluser synes å korrelere med høyere temperaturer. Fra 1400-tallet frem mot rundt 1850 var solflekksyklusen sterkt redusert.
I perioden rett før og under den lille istid er det identifisert tre perioder med særlig redusert solaktivitet. Det dreier seg om henholdsvis Spörer Minimum fra omkring 1460 til 1550, Maunder minimum fra 1645 til 1715 (den lille istid) og Dalton Minimum fra 1790 til 1830 (Wikipedia).
FNs klimapanel, IPCC, angir endringer i solaktiviteten som én av årsakene til den globale oppvarmingen etter den industrielle revolusjon. Solens bidrag anslås å stå for cirka ti prosent i perioden 1750–2011, men siden 1970-tallet har solens rolle vært å sette en svak brems på oppvarmingen (SNL).
Store Norske Leksikon skriver på sidene sine:
“Siden 1950-tallet har det ikke vært noen vesentlig endring i Solens tilstand, enten man ser på solflekker, kosmisk stråling, eller solens utstråling. De fleste klimaforskerne mener derfor at den globale oppvarmingen siden 1980-tallet ikke kan tilskrives solaktiviteten. Det har likevel vært mye diskusjon om Solens rolle som pådriver for den globale oppvarmingen, spesielt med hensyn til forholdet mellom solaktivitet og dets evne til å styrke eller svekke mengden av den galaktisk-kosmiske strålingen som når Jorden. Hypotesen er at den kosmiske strålingen påvirker skydannelsen, og spesielt mengden av lave skyer. En liten gruppe forskere mener fremdeles at solaktiviteten spiller en viss rolle siden 1950-tallet, men bevisene er svært svake for dette synet. Et problem er at man ikke har noen målinger som viser noen tydelig langsiktig endring i skystatistikken, og det er heller ingen langsiktig endring i mengden kosmisk stråling som er målt på Jorden. Selv om solaktiviteten skulle ha vært en viktig bidragsyter, ekskluderer ikke det betydningen av andre årsaker”.
Kilder:
- Mossman, J. E. (1989). «A comprehensive search for sunspots without the aid of a telescope, 1981-1982» . Hentet 2013 fra: http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1989QJRAS..30…59M/0000060.000.html
- Forskning.no (2005): Hvorfor er sola så sint? Hentet fra: http://www.forskning.no/artikler/2003/november/1067857967.03
- Sagan, C.; Chyba, C (1997). «The Early Faint Sun Paradox: Organic Shielding of Ultraviolet-Labile Greenhouse Gases». Science. 276 (5316): 1217–21. Bibcode:1997Sci…276.1217S. PMID 11536805. doi:10.1126/science.276.5316.1217
- Thormod Henriksen og Ingolf Kanestrøm, Klima, Drivhus og Energi, 2001. Hentet 05.06.22: https://www.mn.uio.no/fysikk/forskning/grupper/biofysikk/Klima-2012-01-versjon.pdf
- Store Norske Leksikon (SNL.no). Hentet 08.06.22: https://snl.no/klimaendringer
- Wikipedia. Hentet 07.06.22: https://no.wikipedia.org/wiki/Klimapådriv
- Wikipedia. Hentet 07.06.22: https://no.wikipedia.org/wiki/Solflekk
- Wikipedia: https://no.wikipedia.org/wiki/Klimaendring#Historiske_og_arkeologiske_bevis
- Willson, Richard C.; Hudson, Hugh S. (1991). «The Sun’s luminosity over a complete solar cycle». Nature. 351 (6321) Bibcode:1991Natur.351…42W. doi:10.1038/351042a0.
