Ciclo solare:l'irraggiamento solare non è costante. La luminosità del nostro sole varia per ca. periodo di undici anni, in cui varia anche il numero di macchie solari. L'immagine a sinistra è del 2001 (massimo solare), quello di destra del 2009 (minimo solare). Credito:NASA/ESA/SOHO
Sta diventando più caldo sulla Terra. Temperature nel periodo compreso tra il 2001 e il 2010, Per esempio, erano di circa 0,2 gradi Celsius in più rispetto al decennio precedente. Nessuno scienziato serio dubita che gli esseri umani svolgano qui un ruolo decisivo. Tuttavia, altri fattori influenzano anche il clima globale, per esempio la geometria dell'orbita terrestre e le eruzioni vulcaniche. Ma che ruolo ha il sole?
Quando il rosso, la sfera luminosa del sole sprofonda nel mare la sera, può fornire momenti di vacanza tranquilli e rilassati. E anche al crepuscolo possiamo ancora sentire il calore accogliente fornito dal sole durante il giorno. Ancora, la nostra stella è tutt'altro che innocua. Non solo la sua radiazione UV dà ad alcuni dei nostri contemporanei più distratti una grave scottatura solare. È intrinsecamente estremamente attivo, e pacchi di plasma caldo ribolleno costantemente sulla superficie, l'iniezione di fontane di gas nello spazio. Inoltre, soffia costantemente un vento di particelle energetiche, di tanto in tanto rinfrescandosi fino a una tempesta, presentando un pericolo per l'elettronica sensibile nei satelliti.
Oltre a questi fenomeni di routine, anche la potenza radiante del sole è soggetta a fluttuazioni a lungo termine. Questi sono causati dal campo magnetico solare, le cui linee di campo sono, com'era, "fuso nel" gas elettricamente conduttivo. La forte turbolenza ruota e torce i tubi del plasma come elastici, che di tanto in tanto "scappano" e poi agitano il campo magnetico.
Queste attività portano a fenomeni come macchie scure o bagliori luminosi; le prime sono regioni più fresche, queste ultime regioni con punti luminosi dall'aspetto fibroso e sono più calde dell'ambiente circostante. Il numero di macchie o bagliori non è sempre costante, ma varia in un ciclo di circa undici anni. L'intensità totale della radiazione solare quindi oscilla anche in questo periodo. Queste fluttuazioni sono in media intorno allo 0,1 percento. Però, le variazioni possono anche fluttuare, a seconda della lunghezza d'onda, perché il sole splende in numerose bande differenti dello spettro. La radiazione ultravioletta di cui sopra, Per esempio, che è particolarmente rilevante per quanto riguarda il clima, varia di diverse decine di percento nelle lunghezze d'onda corte.
Attraverso il suo apporto energetico, il sole può influenzare direttamente il clima del nostro pianeta. Però, l'atmosfera consente il passaggio della radiazione solo a lunghezze d'onda specifiche, prevalentemente in luce visibile; il resto è, in un certo senso, assorbito dalle molecole. Solo una parte della radiazione raggiunge quindi la superficie terrestre e può riscaldarla. La superficie irradiata, a sua volta, emette luce infrarossa, che viene poi trattenuto da nuvole o aerosol. Questo effetto, senza la quale la Terra sarebbe di circa 32 gradi Celsius più fredda, riscalda l'atmosfera. Questi processi assomigliano alle condizioni di una serra.
Radiazione solare fluttuante:questa illustrazione mostra variazioni all'interno del ciclo solare di undici anni, nonché variazioni a breve termine causate da singoli gruppi di macchie solari e brillamenti solari. La luminosità totale media è rappresentata dalla curva grigia. I diversi colori rappresentano misurazioni con strumenti diversi. Credito:PMOD
È qui che la radiazione ultravioletta fa la sua parte. È coinvolto in una serie di diverse reazioni chimiche, per cui l'UV non è solo UV! Per esempio, radiazioni a lunghezze d'onda inferiori a 240 nanometri favoriscono la formazione di ozono, UV a lunghezza d'onda più lunga, in contrasto, distrugge la stessa molecola. E insieme alla radiazione a diverse lunghezze d'onda, diverse quantità di energia entrano nella troposfera, lo strato più basso dell'atmosfera, si estende fino a circa 15 chilometri dal suolo.
Il Sole, però, non solo emette radiazioni, ma anche un flusso permanente di particelle caricate elettricamente, il suddetto solare. Se queste particelle penetrano negli strati superiori dell'atmosfera terrestre, espellono elettroni da atomi di azoto o ossigeno, questo è, li ionizzano. Questo processo influenza la chimica atmosferica – se, e se così fosse, come questo influisce sul clima, è attualmente oggetto di dibattito.
Per studiare l'influenza del sole sul clima, i ricercatori guardano al passato. Qui, si concentrano sull'attività magnetica della stella, da cui è possibile ricostruire l'intensità della radiazione. È quindi evidente che il sole produce radiazioni più intense durante i periodi attivi – evidenti grazie a numerose macchie e brillamenti – che durante le sue fasi di quiescenza.
Il sole ha avuto una tale pausa di attività durante la seconda metà del 17° secolo, per esempio:tra il 1645 e il 1715 il suo motore cominciò a vacillare. Durante questo periodo, denominato minimo di Maunder, Europa, Nord America e Cina hanno registrato inverni molto più freddi. E anche l'estate è stata sostanzialmente più fresca in alcune regioni durante questa "piccola era glaciale". I dipinti sono stati realizzati all'epoca, mostrando pattinatori sul ghiaccio sul Tamigi ghiacciato, Per esempio.
Guardando indietro al passato, gli scienziati lavorano sia con vecchi record di dati osservativi sulle macchie solari (a partire dal 1610) sia utilizzando il metodo C14, che può essere particolarmente ben applicato su legno, poiché l'apporto di carbonio-14 al suolo (alberi) non è costante, ma cambia anche con l'attività solare. Questo isotopo radioattivo viene creato quando i cosiddetti raggi cosmici incontrano una molecola d'aria negli strati superiori dell'atmosfera terrestre.
Considerazione dell'influenza umana:i modelli possono riprodurre i dati osservativi solo se le influenze antropiche sono incluse nei calcoli. Credito:Rapporto IPCC 5
Il campo magnetico solare si estende in tutto il sistema solare e scherma parzialmente i raggi cosmici. Se il campo magnetico fluttua, così fa la produzione di C14. In questo modo, lo scostamento tra l'età degli anelli degli alberi e l'età C14 rappresenta una misura dell'attività magnetica e di conseguenza della potenza radiante del sole.
Così, quanto fortemente il sole influenza attualmente il clima? Quello che si sa è che la Terra è diventata più calda di circa un grado Celsius negli ultimi 100 anni. Solo negli ultimi 30 anni, le temperature sono aumentate a un ritmo mai visto negli ultimi 1000 anni. È un altro fatto che la concentrazione di anidride carbonica è aumentata del 30% dall'inizio dell'industrializzazione a metà del XVIII secolo.
Durante tutto questo periodo, il sole è stato soggetto a periodiche fluttuazioni di attività. E di certo non c'è stato alcun aumento della luminosità del sole negli ultimi 30 o 40 anni, anzi un leggero calo. Ciò significa che il sole non può aver contribuito al riscaldamento globale. Infatti, l'aumento di temperatura osservato negli ultimi decenni non può essere riprodotto nei modelli se si tiene conto solo dell'influenza del sole o di altre fonti naturali (ad esempio eruzioni vulcaniche). Solo quando antropico, che è guidato dall'uomo, i fattori sono incorporati nei dati climatici, sono d'accordo con i dati osservativi e misurati.
I ricercatori arrivano così alla conclusione che l'aumento delle temperature globali dagli anni '70 non può essere spiegato dal sole. L'andamento della temperatura osservato negli ultimi tre decenni è lineare, se è il risultato della crescente concentrazione di gas serra. In breve:l'influenza umana sul clima è di ordini di grandezza maggiore di quella del sole.
D'altra parte, l'opinione di alcuni scienziati che l'attuale diminuzione dell'attività solare contrasterà il riscaldamento globale, non resiste a un esame approfondito, poiché il riscaldamento globale è un dato di fatto e continua ad avanzare. In contrasto, sembra possibile che il sole influenzi il clima a lungo termine. L'estensione esatta e i meccanismi precisi rimangono poco chiari, però.