Solcykel:Solinstrålningen är inte konstant. Ljusstyrkan på vår sol varierar över ca. elvaårsperiod, där även antalet solfläckar varierar. Bilden till vänster är från 2001 (solar maximum), den till höger från 2009 (solelminimum). Kredit:NASA/ESA/SOHO
Det blir varmare på jorden. Temperaturer under perioden 2001 till 2010, till exempel, var cirka 0,2 grader Celsius högre än föregående årtionde. Ingen seriös vetenskapsman tvivlar på att människan spelar en avgörande roll här. Ändå, andra faktorer påverkar också det globala klimatet, till exempel geometrin för jordens omloppsbana och vulkanutbrott. Men vilken roll spelar solen?
När den röda, glödande solkula sjunker i havet på kvällen, det kan ge fridfulla och avslappnade semesterstunder. Och även i skymningen kan vi fortfarande känna den mysiga värmen som levereras av solen under dagen. Än, vår stjärna är allt annat än ofarlig. Dess UV-strålning ger inte bara några av våra mer slarviga samtida en allvarlig solbränna. Den är till sin natur extremt aktiv, och paket med het plasma sjuder konstant på ytan, injicera fontäner av gas i rymden. Dessutom, en vind av energiska partiklar blåser ständigt, ibland fräscha upp till en storm, utgör en fara för den känsliga elektroniken i satelliter.
Förutom dessa rutinfenomen, solens strålningskraft är också föremål för långvariga fluktuationer. Dessa orsakas av solens magnetfält, vars fältlinjer är, som det var, "smält in i" den elektriskt ledande gasen. Den kraftiga turbulensen roterar och vrider plasmarören som gummiband – som då och då "snäpper" och sedan snurrar upp magnetfältet.
Dessa aktiviteter leder till fenomen som mörka fläckar eller ljusa bloss; de förra är kallare regioner, de senare områdena med fiberliknande ljusa fläckar och är varmare än omgivningen. Antalet fläckar eller bloss är inte alltid konstant, men varierar i en cykel på cirka elva år. Den totala solstrålningsintensiteten fluktuerar därför också under denna period. Dessa fluktuationer ligger i genomsnitt på 0,1 procent. Dock, variationerna kan också fluktuera – beroende på våglängd, eftersom solen skiner i många olika band av spektrumet. Den ultravioletta strålningen som nämns ovan, till exempel, som är särskilt relevant med hänsyn till klimatet, varierar med flera tiotals procent i de korta våglängderna.
Genom sin energitillförsel, solen kan direkt påverka klimatet på vår planet. Dock, atmosfären tillåter bara strålning att passera i specifika våglängder, övervägande i synligt ljus; resten är, så att säga, absorberas av molekyler. Endast en del av strålningen når därför jordens yta och kan värma upp den. Den bestrålade ytan, i tur och ordning, avger infrarött ljus, som sedan hålls tillbaka av moln eller aerosoler. Denna effekt, utan vilken jorden skulle vara cirka 32 grader Celsius kallare, värmer atmosfären. Dessa processer liknar förhållandena i ett växthus.
Fluktuerande solstrålning:Den här illustrationen visar variationer inom den elva år långa solcykeln samt kortsiktiga variationer orsakade av individuella solfläcksgrupper och solutbrott. Den genomsnittliga totala ljusstyrkan representeras av den grå kurvan. De olika färgerna visar mätningar med olika instrument. Kredit:PMOD
Det är här den ultravioletta strålningen spelar sin roll. Det är involverat i en rad olika kemiska reaktioner – där UV inte bara är UV! Till exempel, strålning vid våglängder mindre än 240 nanometer främjar bildningen av ozon, längre våglängd UV, i kontrast, förstör samma molekyl. Och tillsammans med strålningen vid olika våglängder, olika mängder energi kommer in i troposfären, det lägsta lagret av atmosfären, sträcker sig till cirka 15 kilometer över marken.
Solen, dock, inte bara avger strålning, men också ett permanent flöde av elektriskt laddade partiklar, den tidigare nämnda soleln. Om dessa partiklar tränger in i de övre lagren av jordens atmosfär, de stöter ut elektroner från kväve- eller syreatomer, det är, de joniserar dem. Denna process påverkar atmosfärens kemi – oavsett om, och i så fall, hur detta påverkar klimatet, är för närvarande en fråga om debatt.
För att undersöka solens inverkan på klimatet, forskare ser till det förflutna. Här, de fokuserar på stjärnans magnetiska aktivitet, från vilken strålningsintensiteten kan rekonstrueras. Det är då uppenbart att solen producerar mer intensiv strålning under aktiva perioder – uppenbart tack vare många fläckar och utbrott – än under dess lugna faser.
Solen hade just ett sådant avbrott i aktivitet under andra hälften av 1600-talet, till exempel:mellan 1645 och 1715 började dess motor att vackla. Under denna period, kallas Maunder Minimum, Europa, Nordamerika och Kina noterade mycket kallare vintrar. Och till och med sommaren var betydligt svalare i vissa regioner under denna "lilla istid". Målningar gjordes på den tiden, visar skridskoåkare på den frusna Themsen, till exempel.
När man ser tillbaka på det förflutna arbetar forskarna med både gamla register över observationsdata från solfläckar (med början 1610) och med C14-metoden, som kan appliceras särskilt väl på trä, eftersom kol-14-inmatningen vid marken (träd) inte är konstant, men också förändras med solaktiviteten. Denna radioaktiva isotop skapas när det som kallas kosmisk strålning möter en luftmolekyl i de övre lagren av jordens atmosfär.
Att ta hänsyn till människans inflytande:Modeller kan endast reproducera observationsdata om antropogena influenser ingår i beräkningarna. Kredit:IPCC Report 5
Solens magnetfält sträcker sig genom hela solsystemet och skärmar delvis bort kosmiska strålar. Om magnetfältet fluktuerar, det gör även C14-produktionen. På detta sätt, avvikelsen mellan trädringens ålder och C14-åldern representerar ett mått på magnetisk aktivitet och följaktligen för solens strålningskraft.
Så, hur starkt påverkar solen klimatet för närvarande? Vad som är känt är att jorden har blivit varmare med runt en grad Celsius under de senaste 100 åren. Bara under de senaste 30 åren, temperaturerna har ökat i en takt som inte har setts under de senaste 1000 åren. Det är ytterligare ett faktum att koldioxidkoncentrationen har ökat med 30 procent sedan industrialiseringen började i mitten av 1700-talet.
Under hela denna period, solen har varit utsatt för periodiska fluktuationer i aktivitet. Och det har verkligen inte skett någon ökning av solens ljusstyrka under de senaste 30 eller 40 åren, snarare en liten minskning. Det betyder att solen inte kan ha bidragit till den globala uppvärmningen. Faktiskt, den temperaturökning som noterats under de senaste decennierna kan inte återskapas i modeller om man bara tar hänsyn till solens eller andra naturliga källors inverkan (till exempel vulkanutbrott). Endast när det är antropogent, som är mänskligt driven, faktorer ingår i klimatdata, stämmer de överens med observationsdata och uppmätta data.
Forskarna kommer alltså fram till att ökningen av globala temperaturer sedan 1970-talet inte kan förklaras av solen. Den observerade temperaturtrenden under de senaste tre decennierna är linjär – om den är ett resultat av den ökande koncentrationen av växthusgaser. Kort sagt:människans inflytande på klimatet är storleksordningar större än solens.
Å andra sidan, vissa forskares åsikt att den nuvarande minskningen av solaktiviteten kommer att motverka den globala uppvärmningen, står inte upp för en noggrann undersökning, eftersom den globala uppvärmningen är ett faktum – och fortsätter att utvecklas. I kontrast, det verkar möjligt att solen påverkar klimatet på lång sikt. Den exakta omfattningen och exakta mekanismer är fortfarande oklart, dock.