Wenn die Sonnenaktivität abnimmt und die Heliosphäre die galaktischen Strahlen weniger zurückhält, wird das Klima des Planeten merklich kühler.
Kosmische Strahlen beeinflussen die Erdatmosphäre und verursachen eine erhöhte Wolkenbildung und eine allgemeine Abkühlung des Planeten. Diese Daten erklären die unerwarteten Schwankungen des Erdklimas im Mittelalter und in der frühen Neuzeit (im Maßstab übertrafen sie sogar die derzeitige globale Erwärmung). In Russland beispielsweise traten zu Beginn des 17. Jahrhunderts in den Sommermonaten regelmäßig Schnee und Frost auf, was zu Hungersnöten und Problemen führte. Ein verwandter Artikel wurde in Nature Communications veröffentlicht.
Aus historischen und paläoklimatischen Daten ist bekannt, dass das Klima zwischen 1000 und 1300 n. Chr. Deutlich wärmer als gewöhnlich und zwischen 1400 und 1700 im Gegenteil viel kühler war. Es ist auch bekannt, dass das letzte Ereignis mit einer starken Abnahme der Anzahl von Sonnenflecken zusammenfiel, dh mit einer Abnahme der Sonnenaktivität. Die spezifischen Mechanismen, die den Zusammenhang zwischen äußerlich entfernten Phänomenen wie Flecken auf einer Leuchte und dem Klima ihres Planeten erklären könnten, blieben jedoch lange Zeit unklar.
Die Autoren der neuen Arbeit zeigen experimentell und unter Verwendung mathematischer Modelle, was einem solchen Zusammenhang zugrunde liegen kann. Sie führten Experimente durch, bei denen die Luft in einer isolierten Kammer mit Partikeln bombardiert wurde, deren Energie und Masse den Partikeln der kosmischen Strahlung ähnelte. In der Astrophysik werden Elementarteilchen und Atomkerne, die sich mit hohen Energien im Raum bewegen, als kosmische Strahlung bezeichnet. Einige von ihnen haben niedrigere Energien (diejenigen, die sich von der Sonne entfernen), andere sind galaktische kosmische Strahlen, deren Energie hoch genug ist, um manchmal den Schutz der Sonnenheliosphäre zu durchbrechen, in der sich die Erde befindet.
Im Verlauf von Experimenten schlugen Teilchen Elektronen aus Atomen in Luftmolekülen und ionisierten sie dadurch (verwandelten sie von neutralen Atomen in Ionen mit elektrischer Ladung). Dann helfen Ionen aufgrund elektrostatischer Kräfte, Luftaerosole aus Schwefelsäure- und Wassermolekülen kräftig zu bilden und bleiben lange Zeit bis zur Verdunstung stabil. Dies sowie sekundäre Kollisionen mit neuen Ionen, die ihre Stabilität erhöhen, tragen dazu bei, dass Aerosolzentren auf Größen von mehreren zehn Nanometern wachsen. Sobald sie dieses Niveau erreichen, kondensiert Wasserdampf aus der Atmosphäre schnell auf ihnen und bildet Tröpfchen. In diesem Fall sieht der Bodenbeobachter, wie sich eine Wolke bildet.
Dazu muss natürlich bereits Wasserdampf in der Atmosphäre vorhanden sein, jedoch tritt unter Bedingungen ohne externen Ionenfluss die Wolkenbildung viel seltener auf und es bildet sich viel länger eine stabile Trübung. Da die Zeit von der Wolkenbildung bis zum Regen in beiden Szenarien sehr ähnlich ist, ist die Gesamtdauer der Abschattung der Erdoberfläche durch troposphärische Wolken im Szenario mit Ionen viel länger als ohne sie. Aufgrund ihrer weißen Farbe reflektieren die Wolken den größten Teil des sichtbaren Sonnenlichts in den Weltraum und kühlen so die Oberfläche des Planeten.
Die Autoren der neuen Arbeit stellen fest, dass die magnetische Blase der Heliosphäre mit zunehmender magnetischer Aktivität der Sonne (dh sie ist für die Flecken darauf verantwortlich) galaktische kosmische Strahlen viel effizienter reflektiert. Teilchen, die von der Sonne kommen, können aufgrund ihrer viel geringeren Energie keine beschleunigte Wolkenbildung verursachen. In der Zeit geringer Sonnenaktivität ereignete sich daher die Kleine Eiszeit von 1400-1600. Im Gegenteil, seitdem und bis zum Beginn dieses Jahrhunderts hat die Sonnenaktivität zugenommen, was die globale Erwärmung weiter beschleunigte.
Interessanterweise wird nach Berechnungen bei einer nahegelegenen Supernova-Explosion der Prozess der Wolkenbildung sehr intensiv sein und schnell zu einer Abkühlung des Planeten in noch größerem Maßstab führen als während der Kleinen Eiszeit. Dies könnte einige der unerwartet scharfen und scheinbar unvernünftigen Abkühlungen in der Vergangenheit der Erde erklären.
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IVAN ORTEGA
