Kiedy aktywność słoneczna maleje, a heliosfera mniej powstrzymuje promienie galaktyczne, klimat planety staje się zauważalnie chłodniejszy.
Promienie kosmiczne wpływają na atmosferę Ziemi, powodując zwiększone tworzenie się chmur i ogólne ochłodzenie planety. Dane te wyjaśniają nieoczekiwane wahania klimatu Ziemi w średniowieczu i we wczesnych czasach nowożytnych (w skali przewyższały one nawet obecne globalne ocieplenie). Na przykład w Rosji na początku XVII wieku w miesiącach letnich regularnie występował śnieg i mróz, co powodowało głód i kłopoty. Podobny artykuł został opublikowany w Nature Communications.
Z danych historycznych i paleoklimatycznych wiadomo, że w latach 1000-1300 ne klimat był zauważalnie cieplejszy niż zwykle, aw latach 1400-1700 wręcz przeciwnie, znacznie chłodniejszy. Wiadomo również, że ostatnie wydarzenie zbiegło się z gwałtownym spadkiem liczby plam słonecznych, czyli ze spadkiem aktywności słonecznej. Jednak konkretne mechanizmy, które mogłyby wyjaśnić związek między tak odległymi na zewnątrz zjawiskami, jak plamy na luminarze, a klimatem jego planety, pozostawały przez długi czas niejasne.
Autorzy nowej pracy eksperymentalnie i korzystając z modeli matematycznych pokazują, na czym może leżeć taki związek. Przeprowadzili eksperymenty, w których powietrze w izolowanej komorze było bombardowane cząsteczkami podobnymi pod względem energii i masy do cząstek promieniowania kosmicznego. W astrofizyce cząsteczki elementarne i jądra atomowe poruszające się z dużą energią w przestrzeni nazywane są promieniami kosmicznymi. Niektóre z nich mają niższe energie (te, które przemieszczają się od Słońca), inne to galaktyczne promienie kosmiczne, których energia jest na tyle wysoka, że czasami przebija się przez ochronę słonecznej heliosfery, wewnątrz której znajduje się Ziemia.
W trakcie eksperymentów cząsteczki wybijały elektrony z atomów w cząsteczkach powietrza, jonizując je w ten sposób (zamieniając je z atomów obojętnych na jony o ładunku elektrycznym). Następnie jony, dzięki siłom elektrostatycznym, pomagają energicznie tworzyć aerozole powietrza z kwasu siarkowego i cząsteczek wody i pozostają stabilne przez długi czas do odparowania. To, a także wtórne zderzenia z nowymi jonami, które zwiększają ich stabilność, pomagają centrom aerozolu urosnąć do rozmiarów dziesiątek nanometrów. Gdy tylko osiągną ten poziom, para wodna z atmosfery zaczyna się na nich gwałtownie kondensować, tworząc kropelki. Kiedy tak się dzieje, obserwator naziemny widzi formującą się chmurę.
Oczywiście w tym celu para wodna musi już znajdować się w atmosferze, jednak w warunkach bez zewnętrznego strumienia jonów formowanie się chmur występuje znacznie rzadziej, a stabilne zmętnienie powstaje znacznie dłużej. Ponieważ czas od powstania chmur do deszczu w obu scenariuszach jest bardzo podobny, całkowity czas trwania zacienienia powierzchni Ziemi przez chmury troposferyczne w scenariuszu z jonami jest znacznie dłuższy niż bez nich. Ze względu na swój biały kolor chmury odbijają większość widocznego światła słonecznego w przestrzeń kosmiczną, chłodząc w ten sposób powierzchnię planety.
Autorzy nowej pracy zauważają, że wraz ze wzrostem aktywności magnetycznej Słońca (a mianowicie jest ono odpowiedzialne za plamy na nim), bańka magnetyczna heliosfery znacznie skuteczniej odbija galaktyczne promienie kosmiczne. Jednak cząstki pochodzące ze Słońca, ze względu na znacznie niższą energię, nie mogą powodować przyspieszonego tworzenia się chmur. Dlatego w okresie niskiej aktywności słonecznej nastąpiła mała epoka lodowcowa 1400-1600. Wręcz przeciwnie, od tego czasu, aż do początku tego stulecia, wzrosła aktywność słoneczna, co jeszcze bardziej przyspieszyło globalne ocieplenie.
Co ciekawe, zgodnie z obliczeniami, przy najbliższej eksplozji supernowej proces formowania się chmur będzie super intensywny i szybko doprowadzi do ochłodzenia planety na jeszcze większą skalę niż podczas Małej Epoki Lodowcowej. Może to wyjaśniać niektóre z nieoczekiwanie ostrego i pozornie nieuzasadnionego ochłodzenia w przeszłości Ziemi.
Film promocyjny:
IVAN ORTEGA