Aktywność Słońca w ciągu ostatnich 11 400 lat, tj. Do końca ostatniej epoki lodowcowej na Ziemi, została po raz pierwszy zrekonstruowana ilościowo przez międzynarodową grupę naukowców kierowanych przez Sami K. Solanki z Maxa Plancka Instytut Badań Układu Słonecznego (Katlenburg-Lindau, Niemcy). Naukowcy przeanalizowali izotopy promieniotwórcze w drzewach żyjących tysiące lat temu. Jak informują naukowcy z Niemiec, Finlandii i Szwajcarii w bieżącym numerze czasopisma naukowego „Nature” z 28 października, trzeba cofnąć się o ponad 8 000 lat, aby znaleźć czas, w którym Słońce było średnio tak aktywne jak w ostatnich 60 latach. Na podstawie badań statystycznych wcześniejszych okresów zwiększonej aktywności słonecznej naukowcy przewidują, że obecny poziom wysokiej aktywności słonecznej prawdopodobnie utrzyma się jeszcze przez kilka kolejnych dziesięcioleci.
Zespół badawczy już w 2003 r. Znalazł dowody na to, że Słońce jest teraz bardziej aktywne niż w poprzednich 1000 latach. Nowy zestaw danych pozwolił im wydłużyć badany okres do 11 400 lat, tak aby można było objąć cały okres od ostatniej epoki lodowcowej. Badanie to wykazało, że obecny epizod wysokiej aktywności słonecznej od około 1940 roku jest wyjątkowy w ciągu ostatnich 8000 lat. Oznacza to, że Słońce wytworzyło więcej plam słonecznych, ale także więcej rozbłysków i erupcji, które wyrzucają olbrzymie chmury gazowe w kosmos, niż w przeszłości. Źródłem i źródłem energii wszystkich tych zjawisk jest pole magnetyczne Słońca.
Od czasu wynalezienia teleskopu na początku XVII wieku astronomowie regularnie obserwują plamy słoneczne. Są to regiony na powierzchni Słońca, w których dostarczanie energii z wnętrza Słońca jest zmniejszone z powodu silnych pól magnetycznych, które kryją. W rezultacie plamy słoneczne są chłodniejsze o około 1500 stopni i wydają się ciemne w porównaniu z ich niemagnetycznym otoczeniem w średniej temperaturze 5800 stopni. Liczba plam słonecznych widocznych na powierzchni Słońca zmienia się wraz z 11-letnim cyklem aktywności Słońca, który jest modulowany przez zmiany długoterminowe. Na przykład w drugiej połowie XVII wieku prawie nie było plam słonecznych.
W przypadku wielu badań dotyczących pochodzenia aktywnego Słońca i jego potencjalnego wpływu na długoterminowe zmiany klimatu Ziemi okres czasu od roku 1610, dla którego istnieją systematyczne zapisy plam słonecznych, jest o wiele za krótki. Wcześniejsze czasy aktywności słonecznej muszą być wyprowadzone z innych danych. Takie informacje są przechowywane na Ziemi w postaci izotopów „kosmogenicznych”. Są to radioaktywne jądra powstałe w wyniku zderzeń energetycznych cząstek promieniowania kosmicznego z cząsteczkami powietrza w górnej atmosferze. Jednym z tych izotopów jest C-14, węgiel radioaktywny o okresie półtrwania 5730 lat, który jest dobrze znany z metody C-14 do określania wieku przedmiotów drewnianych. Ilość wytwarzanego C-14 zależy silnie od liczby cząstek promieniowania kosmicznego, które docierają do atmosfery. Liczba ta z kolei zmienia się wraz z poziomem aktywności Słońca: w okresach wysokiej aktywności słoneczne pole magnetyczne zapewnia skuteczną osłonę przed tymi cząsteczkami energii, podczas gdy intensywność promieni kosmicznych wzrasta, gdy aktywność jest niska. Dlatego wyższa aktywność Słońca prowadzi do niższej wydajności C-14 i odwrotnie.
Poprzez mieszanie procesów w atmosferze C-14 wytwarzany przez promienie kosmiczne dociera do biosfery, a jej część jest włączana do biomasy drzew. Niektóre pnie drzew można odzyskać spod ziemi tysiące lat po ich śmierci, a zawartość C-14 przechowywaną w pierścieniach drzew można zmierzyć. Rok, w którym włączono C-14, określa się poprzez porównanie różnych drzew o nakładających się okresach życia. W ten sposób można zmierzyć szybkość produkcji C-14 wstecz w czasie w ciągu 11 400 lat, aż do końca ostatniej epoki lodowcowej. Grupa badawcza wykorzystała te dane do obliczenia zmienności liczby plam słonecznych w ciągu 11 400 lat. Liczba plam słonecznych jest dobrym miernikiem również dla siły różnych innych zjawisk aktywności słonecznej.
Metoda rekonstrukcji aktywności Słońca w przeszłości, która opisuje każde ogniwo w złożonym łańcuchu łączącym obfitości izotopów z liczbą plam słonecznych ze spójnymi ilościowymi modelami fizycznymi, została przetestowana i zmierzona poprzez porównanie historycznego zapisu bezpośrednio zmierzonych liczb plam słonecznych z wcześniejszymi krótszymi rekonstrukcje na podstawie kosmogenicznego izotopu Be-10 w polarnych osłonach lodowych. Modele dotyczą wytwarzania izotopów przez promienie kosmiczne, modulacji strumienia promieniowania kosmicznego przez międzyplanetarne pole magnetyczne (otwarty słoneczny strumień magnetyczny), a także relacji między wielkoskalowym słonecznym polem magnetycznym a liczbą plam słonecznych. W ten sposób po raz pierwszy można uzyskać ilościowo wiarygodną rekonstrukcję liczby plam słonecznych na cały czas od końca ostatniej epoki lodowcowej.
Ponieważ jasność Słońca zmienia się nieznacznie w zależności od aktywności Słońca, nowa rekonstrukcja wskazuje również, że Słońce świeci dziś nieco jaśniej niż przed 8000 lat. Pytanie, czy ten efekt mógłby znacząco przyczynić się do globalnego ocieplenia Ziemi w ostatnim stuleciu, jest pytaniem otwartym. Badacze wokół Sami K. Solanki podkreślają fakt, że aktywność słoneczna utrzymuje się na mniej więcej stałym poziomie (około) od około 1980 r. - oprócz zmian spowodowanych 11-letnim cyklem - podczas gdy globalna temperatura doświadczyła silnego dalszego wzrostu podczas ten czas. Z drugiej strony dość podobne trendy aktywności Słońca i temperatury lądowej w ostatnich stuleciach (z godnym uwagi wyjątkiem ostatnich 20 lat) wskazują, że związek między Słońcem a klimatem pozostaje wyzwaniem dla dalszych badań.
Oryginalne źródło: Max Planck Society News Release
