Auringon aktiivisuudesta kertovat pilkkujen ohella hiukkaspurkaukset, joissa suurimmillaan avaruuteen syöksyy miljoonia tonneja hiukkasia. Maan magneettikentässä hiukkastulvat käynnistävät avaruusmyrskyjä. Purkauksia tapahtuu eniten ennen pilkkumaksimia, vähiten pilkkuminimin edellä. Yksittäisiä suuria pur­kauksia voi sattua myös pilkkutuotannon suvantovaihessa. Esimerkiksi 1900-luvun alussa, kun Aurinko tehtaili pilkkuja yhtä laiskasti kuin tätä nykyä, nähtiin jättiläispur­kaus­ vuonna 1903 ja 1905. Kuva: Nasa
Auringon aktiivisuudesta kertovat pilkkujen ohella hiukkaspurkaukset, joissa suurimmillaan avaruuteen syöksyy miljoonia tonneja hiukkasia. Maan magneettikentässä hiukkastulvat käynnistävät avaruusmyrskyjä. Purkauksia tapahtuu eniten ennen pilkkumaksimia, vähiten pilkkuminimin edellä. Yksittäisiä suuria pur­kauksia voi sattua myös pilkkutuotannon suvantovaihessa. Esimerkiksi 1900-luvun alussa, kun Aurinko tehtaili pilkkuja yhtä laiskasti kuin tätä nykyä, nähtiin jättiläispur­kaus­ vuonna 1903 ja 1905. Kuva: Nasa
Auringon aktiivisuutta voi seurata auringonpilkuista. Niiden määrä vaihtelee 11 vuoden jaksoissa, mutta pidempiäkin syklejä tunnetaan. Pilkkusyklin nousukausi kestää 3–4 vuotta. Silloin pilkkuja syntyy runsaasti. Pilkkumaksimissa Aurinko vaihtaa magneettikenttänsä napaisuutta. Pilkkujakson laskukausi kestää 6–7 vuotta. Pilkkusykli ei aina noudata peruskaavaa. Esimerkiksi nykyinen jakso alkoi pari vuotta tavanomaisesta myöhässä, ja pilkkujen maksimimäärä jäänee noin puoleen tavanomaisesta. Pilkkumaksimi on usein kaksihuippuinen, jolloin huippujen väli on muutamia vuosia. Nyt käynnissä olevassa pilkkujaksossa ensimmäinen huippu oli vuonna 2012, seuraava voi olla 2014. Kuva: Nasa
Auringon aktiivisuutta voi seurata auringonpilkuista. Niiden määrä vaihtelee 11 vuoden jaksoissa, mutta pidempiäkin syklejä tunnetaan. Pilkkusyklin nousukausi kestää 3–4 vuotta. Silloin pilkkuja syntyy runsaasti. Pilkkumaksimissa Aurinko vaihtaa magneettikenttänsä napaisuutta. Pilkkujakson laskukausi kestää 6–7 vuotta. Pilkkusykli ei aina noudata peruskaavaa. Esimerkiksi nykyinen jakso alkoi pari vuotta tavanomaisesta myöhässä, ja pilkkujen maksimimäärä jäänee noin puoleen tavanomaisesta. Pilkkumaksimi on usein kaksihuippuinen, jolloin huippujen väli on muutamia vuosia. Nyt käynnissä olevassa pilkkujaksossa ensimmäinen huippu oli vuonna 2012, seuraava voi olla 2014. Kuva: Nasa

Auringon pilkkuhuippu jää köyhimmäksi sataan vuoteen.

Aurinko vaikuttaa maapalloon monella tavalla. Säteilylämmöllään ja valollaan se tekee koko elämän mahdolliseksi. Aurinko lämmittää planeettamme jokaista neliökilometriä keskimäärin 240 megawatin teholla, mikä vastaa noin puolta Loviisan yhden ydinreaktorin tuottamasta tehosta.

Lämmön ja valon lisäksi Aurinko lähettää avaruuteen sähköisesti varautuneita hiukkasia, lähinnä elektroneja ja protoneja, joista muodostuu niin sanottu aurinkotuuli. Sen hiukkastiheys on normaalisti vähäinen, muutama hiukkanen kuutiosenttimetriä kohden, mutta nopeus melkoinen. Maan radan tuntumassa aurinkotuuli voi puhaltaa tuhannen kilometrin sekuntinopeudella. Maan magneettikentässä hiukkaset synnyttävät avaruussään ja sytyttävät revontulia.

Niin säteily kuin hiukkasvirta vaihtelee sen mukaan, miten aktiivinen Aurinko on. Kysymys kuuluu: Jäävätkö muutokset kotiplaneettamme lähiavaruuteen vai yltävätkö ne ilmakehän alempiin osiin? Tuntuvatko ne ilmastossa, jonka me koemme maapallon pinnalla?

Pilkuille jää pieni rooli

Auringon aktiivisuus liittyy tunnetusti auringonpilkkuihin, jotka näkyvät tähtemme pinnalla tummina läiskinä. Ne  ovat Auringon magneettikentän keskittymiä, joissa magneettikentän voimakkuus ylittää usein tuhansia kertoja maapallon magneettikentän voimakkuuden.

Pilkkujen määrä noudattaa noin 11 vuoden rytmiikkaa, ja sen vaikutusta Auringon säteilyn voimakkuuteen on seurattu satelliittimittauksin 1970-luvulta lähtien. Niistä tiedämme, että Aurinko säteilee voimakkaammin, kun sen pinnassa on paljon pilkkuja. Itse pilkku heikentää säteilyä, mutta sen ympärille syntyy aktiivinen alue, josta lähtee säteilyä enemmän kuin pilkku omaansa hillitsee. Pilkkumäärän lisääntyessä maapallo saa siis lisää ener­giaa. Vastaavasti pilkkujen vähetessä energialisä pienenee.

Vaikka Auringosta sinkoutuu pilkkuhuippujen aikana voimakasta säteilyä, maksimi- ja minimivaiheiden säteilyarvot eroavat toisistaan vain vähän. Auringon säteily muuttuu pilkkumaksimista pilkkuminimiin noin 0,1 prosenttia, mikä näkyy maapallon laajuisissa lämpötilastoissa alle 0,1 asteen suuruisena heilahteluna. Näin vähäinen muutos ei juuri vaikuta alailmakehän pitkäaikaisiin lämpötiloihin.

Sama koskee suuria hiukkaspurkauksia. Tyypillisessä hiukkasmyrskyssä on tehoa 100–200 gigawattia eli moninkertaisesti koko Suomen vuotuinen energiankulutus, mutta ilmakehän koko energiatalouden kannalta se on mitättömän pieni, alle promillen luokkaa. Lisäksi kaikki tämä lisälämmitys jää kauas ilmakehän ylärajoille.

Kylmyys vaatii muutakin

Vaikka auringonpilkkujen vaikutusta maapallon oloihin ei saada tutkimuksin näkyviin, jotkut uskovat vankasti, että historian kuluessa pilkut ovat muuttaneet ilmastoa.

Aurinkohypoteesin kannattajat nostavat esiin niin sanotun Maunderin minimin eli 1600-luvun lopulla vallinneen ajanjakson, jolloin auringonpilkut olivat lähes tyystin kadoksissa. Samaan aikaan Euroopassa koettiin  niin sanotun pikku jääkauden kylmin vaihe. Eri maissa mitattiin poikkeuk­sellisen alhaisia lämpötiloja ja nähtiin katovuosia ja nälänhätiä. Suomessa vuodet 1695–1697 tunnetaan vieläkin ”suurina kuolonvuosina”, joina maamme väkiluku hupeni lähes kolmanneksen.

Kun ilmastomalleilla jäljitellään pikku jääkauden aikaista ilmastovaihtelua, se ei selity yksinomaan Auringon heikentyneellä säteilyllä. Tarkasteluun pitää ottaa mukaan myös ilmakehän sisäiset kierrot, ilmakehän ja valtamerien välinen energian vaihto sekä tulivuorten purkaukset, joita tuohon aikaan sattui useita.

Tulivuorten tuottamat hiukkaset nousevat korkeal­le ilmakehään ja voivat pysyä siellä vuosien ajan. Ne heijastavat auringonvaloa takaisin avaruuteen ja jäähdyttävät tehokkaasti maapalloa. Tuorein esimerkki on Filippiineillä 1991 tapahtunut Pinatubon purkaus. Nasan tekemien tutkimusten mukaan maapallon keskilämpötila putosi yli puoli astetta ainakin kahden vuoden ajaksi.

Viilenemistä turha odottaa

Ilmastomallien tulokset eivät ole kitkeneet uskoa pilkkujen voimaan. Jotkut povaavat uutta viilenemistä, jonka aiheuttaisi Auringon nykyinen lepäily. Aurinko voisi olla matkalla uuteen ”suureen minimiin”.

Totta on, että nykyinen auringonpilkkujakso on ollut poikkeuksellisen heikko. Aurinko siirtyi pilkkujentuottovaiheeseen pari vuotta myöhässä vuoden 2008 lopussa, ja pitkin matkaa pilkkuja on syntynyt selvästi normaalia vähemmän.

Köyhä on tulossa myös pilkkumaksimista, jonka Aurinko saavuttaa todennäköisesti vielä tänä syksynä. Nasa arvioi, että pilkkumäärä jää pienimmäksi yli sataan vuoteen.

Eikä hiljaiselo päättyne tähän. Aurinko voi tuottaa keskimääräistä vähemmän pilkkuja myös tulevina vuosikymmeninä. Tästä ei kuitenkaan tarvitse huolestua.

Vaikka pilkkumäärät ja säteilyarvot laskisivat Maunderin minimin lukemiin, mitään yleistä ilmaston kylmenemistä ei ole odotettavissa lähimpien vuosikymmenien­ aikana. Vaikka Aurinko lepäilisi vuosisadan loppuun asti, maapallon lämpötila laskisi enintään 0,3 astetta ja pudotus hukkuisi ihmiskunnan aiheuttamaan lämpötilan nousuun, arvioivat alan johtavat tutkijat.

Katseet kääntyivät ylös

Kun Auringon välittömät säteilyvaihtelut eivät juuri ilmastoa heiluttele, monet tutkijat ovat asettuneet kannattamaan mahdollisuutta, jonka mukaan ilmakehässä olisi Auringon osuutta vahvistavia mekanismeja.

Eräs tällainen on ulkoavaruudesta saapuva kosminen säteily. Se voisi vaikuttaa ilmakehän pilvisyyteen ja sitä kautta lämpötiloihin lähellä maanpintaa. Teoria keksittiin jo 1950-luvulla, mutta nyttemmin se tunnetaan tanskalaisen fyysikon Henrik Svensmarkin hypoteesina, sillä Svensmark nosti sen uudelleen esiin 1990-luvulla.

Ajatuksena on, että kosminen säteily synnyttää yläilmakehässä ionisoituneita hiukkasia, jotka toimivat pilviä muodostavina ytiminä. Koska pilvet enimmäkseen jäähdyttävät maapalloa, jo muutaman prosentin pysyvä muutos pilvipeitteen laajuudessa muuttaisi merkittävästi maapallon lämpötaloutta.

Se, paljonko kosmista säteilyä lähiavaruuteen pääsee, riippuu tähtemme aktiivisuudesta. Aktiivisessa vaiheessa Aurinko tuottaa paljon aurinkotuulta, joka suojaa maapalloa kosmiselta säteilyltä. Kun tiivistymisytimiä ei ole, ilmasto lämpenee. Hiljaisessa vaiheessa aurinkotuulta syntyy vähän, ytimiä pääsee maapallon läheisyyteen ja ilmasto viilenee.

 Ajatusmalli on houkuttelevan yksinkertainen, mutta havainnot eivät vahvista sitä. Hypoteesia on tuloksetta testattu myös hiukkaskiihdyttimellä Cernin hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa. Kielteisiä tuloksia ovat julkaisseet myös suomalaistutkijat professori Markku Kulmalan johdolla. Laajan tiedeyhteisön käsitys on, että kosminen säteily voi hieman muuttaa pilvisyyttä mutta ilmaston tasolla vaikutus on merkityksetön.

Kosmisen säteilyn ohella Auringon aktiivisuus on liitetty toiseen yläilmakehän muuttujaan, otsonikerrokseen. Havaintojen ja ilmastomallien mukaan otsonia hajottava uv-säteily ja hiukkasryöpyt vaikuttavat yläilmakehän lämpötilaan ja alemman ilmakehän laaja-alaisiin virtauksiin, mutta vain heikosti ja rajallisilla alueilla. Vaikutukset keskittyvät napavyöhykkeiden sisäpuolelle. Maapallon ilmakehän kokonaisuuteen niillä ei juuri ole merkitystä.

Ihminen ratkaisee

Aivan vaikutukseton Aurinko ei kuitenkaan ole ollut. Viime vuosisadan alkukymmeninä tähtemme säteilyn voimakkuus, auringonpilkkujen määrä ja maapallon lämpötila nousivat likimain tasatahtia. Tutkijat arvelevat, että silloin Auringon aktiivisuus jonkin verran lämmitti ilmastoa.

1950-luvulta lähtien tilanne on ollut toinen. Auringon aktiivisuus on pysynyt keskimäärin samana ja viime vuosina jopa laskenut, mutta samaan aikaan alailmakehän keskilämpötila on noussut merkittävästi. Aurinkohypoteesin mukaan olisi pitänyt käydä päinvastoin.

Toteutuneeseen lämpötilan nousuun ovat vaikuttaneet eniten ihmiskunnan tuottamat kasvihuonekaasujen päästöt. Erityisesti viime vuosikymmenien lämpenemistä ei voi lainkaan selittää ilman ihmistoimintaa. Tähän tulokseen on päätynyt YK:n alainen Hallitusten välinen ilmastonmuutospaneeli IPCC, joka edustaa alan tiedeyhteisön varsin yksimielistä näkemystä.

2000-luvulla havaittu lämpötilan nousun hetkellinen hidastuminen selittyy ilmakehän sisäisillä liikkeillä sekä ilmakehän ja valtamerien välisellä lämpöener­gian vaihdolla. Kun nämä hidasteet poistetaan malleista, esiin nousevat kasvihuonekaasut, jotka kohottavat lämpötilaa. Vastaavia, yli vuosikymmenen kestäneitä lämpenemisen hidastumisjaksoja on ollut useita ennenkin. Nousu tapahtuu portaittain, välillä hitaammin, välillä nopeammin.

Tuntuu avaruudessa

Toisin kuin usein kuulee sanottavan, Auringon kokonaissäteilyn vaihtelut sisältyvät ilmastonmuutostutkijoiden pitkän aikavälin ilmastomalleihin. Näitä tarkasteluja on tehty muun muassa Max Planck -instituutin Millennium-projektissa, jossa maapallon lämpötilan kehitystä on tutkittu tuhannen viime vuoden ajalta.

Näidenkin mallinnusten mukaan Auringon aktiivisuuden osuus ilmastonmuutoksessa on vähäinen, vaikkakin havaittavissa. Maapallon keskilämpötila on sadan viime vuoden aikana noussut noin asteen verran, mutta Aurinko selittää siitä enintään kymmenesosan, 0,1 astetta.

Käytännössä kaikilla aikaväleillä Aurinko vaikuttaa avaruussäähän, joka vallitsee lähiavaruudessa noin 80 kilometrin korkeudelta ylöspäin. Siellä lämpötila ja hiukkastiheys voivat vaihdella useita kertaluokkia hiukkasmyrskyn aikana. Me näemme vaihtelut revontulien loimotuksena ja häiriöinä satelliittien toiminnassa. Siksi tavallista hiljaisempi Aurinko tietää helpompia aikoja koko avaruusliikenteelle. Kun Auringon hiukkas- ja säteilypur­kaukset heikentyvät ja vähenevät, avaruussää rauhoittuu.

Heikki Nevanlinna on geofysiikan dosentti Helsingin yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 9/2013

offmind
Seuraa 
Viestejä16184
Liittynyt19.8.2008

Aurinko lepäilee – viileneekö Maa?

Arska setä 06.07.2014 klo 07:50 Eikö artikelin kirjoittajaa yhtään häiritse se, että yksikään ilmastomalli (jota artikkelissa viljellään tämän tästä) ei ole onnistunut ennustamaan nykyistä maapallon ilmaston lämpötilan kehitystä. Eli artikkelilta on pohja pois jo sen kirjoitushetkellä. http://www.skepticalscience.com/arg_mallien_luotettavuus.htm Ihan hyvinhän se on onnistunut.
Lue kommentti

“He was a dreamer, a thinker, a speculative philosopher...or, as his wife would have it, an idiot.” Douglas Adams

webster
Seuraa 
Viestejä1264
Liittynyt27.11.2013

Aurinko lepäilee – viileneekö Maa?

offmind 06.07.2014 klo 08:26 Arska setä 06.07.2014 klo 07:50 Eikö artikelin kirjoittajaa yhtään häiritse se, että yksikään ilmastomalli (jota artikkelissa viljellään tämän tästä) ei ole onnistunut ennustamaan nykyistä maapallon ilmaston lämpötilan kehitystä. Eli artikkelilta on pohja pois jo sen kirjoitushetkellä. http://www.skepticalscience.com/arg_mallien_luotettavuus.htm Ihan hyvinhän se on onnistunut. Tästäkin voinemme olla ainakin kahta eri mieltä. http://ilmastorealismia.blogspot.fi/2014/...
Lue kommentti