Solens stormar styr den globala uppvärmningen

UPPDATERING: Sedan denna artikel skrevs 2002 har det blivit allt tydligare att solstormarna inte styr jordens klimat på det sätt som antyds i rubriken. Det samlade kunskapsläget pekar ut mänskliga koldioxidutsläpp som orsak till den globala uppvärmningen.

Vi kan lita på solen. Den har varit med oss i över 4,5 miljarder år och kommer att sända ut sina strålar lika länge till. Men det enorma gasklotet som håller i gång livet på jorden sjuder av våldsam aktivitet: mörka fläckar bildas och försvinner på solytan, kraftiga gasexplosioner inträffar och vinden av partiklar från solen blåser ibland extra starkt.

Mätningar av antalet solfläckar har gjorts sedan 1600-talet, och de visar att aktiviteten på solen varierar regelbundet i en 11-årscykel. Vart elfte år ökar alltså dramatiken runt vår närmaste stjärna, och just nu befinner vi oss i närheten av ett solmaximum. Detta ger oss tillfälle att följa solens varierande aktivitet, söka efter dess orsaker och även studera dess inverkan på jordens atmosfär.

Hemligheten med solens aktiva liv ligger i dess magnetiska fält som uppstår strax under solytan. Men det hela börjar i solens kärna där temperaturen är så hög, 15 miljoner grader, att kärnreaktioner kan äga rum . Vätgasens atomkärnor, protoner, slås ihop till helium. I processen frigörs oerhört mycket energi som sedan sprids utåt från centrum.

Till att börja med transporteras energin i form av strålning. Det är ljusfotoner som bär energin utåt genom strålningszonen. Längre ut, i den s k konvektionszonen omkring 200 000 kilometer under solytan, är det stora gasströmmar som tar hand om energitransporten. Temperaturen har nu sjunkit till omkring 2 miljoner grader.

Det tog strålningen runt 170 000 år att från solens mitt nå upp till konvektionszonen. Och det är gränstrakterna mellan strålningszonen och konvektionszonen som visar sig mest intressanta, för det är här som solens magnetfält alstras.

Gasen som rör sig här är så het att atomerna förlorar en del av sina elektroner. På så vis uppstår elektriska strömmar som i sin tur ger upphov till magnetfältet.

Vi kan naturligtvis inte se in i solens inre. Men vi kan studera dess bubblande yta som påverkas av förhållanden längre in och därför borde kunna berätta även om dem. Här har vi kunnat göra oerhörda framsteg under de senaste åren med hjälp av observationer från den internationella rymdsonden SOHO (Solar Heliospheric Observatory) som har kretsat i solens närhet i sex år nu.

SOHO har en mängd instrument som avslöjar vad som pågår både inuti solen och i dess atmosfär, koronan. Även det ständiga gasutflödet ut i rymden, solvinden, studeras. Det unika med SOHO är alltså att vi kan följa hela händelseförloppet: från magnetfält, som bildas under solytan och den solaktivitet som uppstår i koronan, till solvinden som sveper förbi vår planet och kan påverka oss och våra teknologiska system.

Länge har vi vetat att en solfläck bildas där det starka magnetfältet i form av en jätteögla bryter upp genom solytan. Med magnetfältet följer den elektriskt laddade gasen som reser sig högt upp över ytan. Området får en lägre temperatur än omgivningen och ser därför mörkare ut. Om solfläcken är tillräckligt stor och solen är höljd i dis så att man inte blir bländad, kan man ibland se de mörka fläckarna med blotta ögat. Öglans ”ben” består av magnetfält av samma polaritet. De borde därför repellera varandra och så småningom skingras. Men en stor solfläck kan leva kvar i flera månader – hur kan detta vara möjligt?

Förklaringen har vi nyligen funnit i satellitdata. Solfläckens lägre temperatur leder till att het gas faller ner och in mot solen. Därmed skapas en rörelse som motverkar de magnetiska krafterna och håller ihop solfläcken. Dessa nya resultat om soldynamon och om varför solfläckar kan leva så länge kommer att få stor betydelse för förståelsen av solaktiviteten.

Vad händer då med magnetfältsöglorna, som bl a skapar solfläckar, när de expanderar ytterligare upp i solens atmosfär – koronan? Väl däruppe, flera tusen kilometer ovanför ytan, kan öglor med motsatt riktat magnetfält smälta samman och hetta upp koronan till flera miljoner grader. Förändringarna av magnetfältet kan även leda till att kolossala moln av materia kastas ut från solen, s k koronamassutkastningar.

En sådan dramatisk händelse bevittnade vi den 14 juli 2000. Ringen av het materia expanderade runt solen med hög hastighet. Plötsligt blev bilden helt full av vita streck, spår av mycket högenergetiska partiklar, protoner. Den snabba massutkastningen hade uppenbarligen accelererat partiklarna framför molnet. Vi hade fått en s k protonhändelse som ofta ställer till stora problem för satelliter och är farlig för astronauter.

Den allra kraftigaste protonhändelse som vi känner till inträffade den 24 mars 1991, vid förra solmaximum. På andra plats finns ett utbrott som skedde den 20 oktober 1989, trean mättes upp den 6 november 2001.

Protonhändelsen den 14 juli 2000, som är nummer fyra på vår lista över de kraftigaste massutkastningarna, äventyrade livet för åtskilliga rymdsonder: flera instrument ombord på SOHO slogs ut under några dygn, och dess solpaneler blev på kuppen ett år äldre. Rymdsonden WIND blev tyst i två dagar, amerikanska GOES-satelliterna och danskarnas Ørsted fick problem. Den japanska satelliten Akebones elektronik skadades, och en annan japansk satellit, ASCA, slogs ut helt.

Flera kommersiella satelliter fick också problem med sin navigering. Satelliterna är programmerade att veta sitt läge och riktning utifrån stjärnkonstellationer. Vid en protonhändelse blir satelliterna förvillade för de tar fel på partiklar och stjärnor och tror sig se massor med nya stjärnor.

Koronamassutkastningen orsakade också en magnetisk storm på jorden och därmed kraftiga norrsken som syntes långt söderut, till och med i Italien. Vid sådana stormar skapas elektriska strömmar som kan påverka elkraftsystemen. Från norra Maine till sydöstra USA rapporterades störande spänningsfluktuationer i kraftsystemen och en transformator skadades. I Sverige förekom bara mindre störningar, och det berodde förmodligen på att Sverige just då inte hamnade under norrskensovalen.

Denna storm kom dock inte i närheten av den som ägde rum den 13 mars 1989 och som slog ut hela Quebecs kraftsystem. De kraftigaste magnetiska stormarna brukar komma strax efter solfläcksmaximum, så kanske bör vi göra oss beredda på detta när vi nu raskt närmar oss ett nytt solmaximum.

Under den nu pågående solcykeln har stora framsteg gjorts vad gäller att förstå hur solaktiviteten kan inverka på jordens klimat. Vädret kan förändras, dels på grund av variationer i solens elektromagnetiska strålning, dels genom solens inverkan på den kosmiska strålningen.

Först menade man att solens utstrålning är konstant, och man talade om en solarkonstant som angav hur mycket synlig strålning som ständigt når markytan. Sedan visade satellitmätningar att solarkonstanten varierar över solfläckscykeln. Dock uppmättes bara en variation på 0,1 procent, vilket är för litet för att förklara den påstådda globala uppvärmningen. Nu har man dock kunnat mäta ett högre värde i studier av solliknande stjärnor.

Däremot är variationen i kortare våglängder än det synliga ljuset mycket kraftigare: den ultravioletta strålningen fördubblas under en solcykel, och ozonhalten i jordens atmosfär ökar samtidigt med 1 till 2 procent. Röntgenstrålningen från solen ökar hundrafalt. Modeller för hur den ultravioletta strålningen från solen skulle kunna påverka vindförhållandena och temperaturen närmast marken har nu lagts fram.

Det samband mellan solens aktivitet och jordens klimat som har fått störst genomslagskraft har dock framförts av Henrik Svensmark från det danska rymdinstitutet i Köpenhamn. Han och hans kolleger har visat att jordens molntäcke samvarierar med den kosmiska strålningen.

Mängden, tjockleken och höjden på molnen har stor betydelse för värmebalansen på jorden. En koppling till den kosmiska strålningen skulle alltså kunna binda samman klimatet på vår jord med skeenden i rymden.

Kosmisk strålning består av högenergetiska partiklar som har slungats ut vid stjärnexplosioner i Vintergatan. De bärs av solvinden, tränger in i jordens atmosfär och når ända ner till marken. Osynliga kosmiska strålar finns överallt runt om oss. Men solens magnetfält bildar en bubbla som sträcker sig till jorden och avskärmar oss från en del av den kosmiska strålningen. Mängden kosmisk strålning ökar och minskar beroende på solaktiviteten: snabba koronamassutkastningar från solen blåser bort en del av den kosmiska strålningen.

Vid högre solaktivitet minskar alltså mängden kosmisk strålning och då bildas mindre moln över marken. Molnen i sin tur reglerar temperaturen på jorden på så sätt att ett tjockt molntäcke reflekterar tillbaka de värmande solstrålarna till rymden. Blir det å andra sidan färre moln, får solstrålarna lättare att komma ner. Vi bör alltså få högre temperatur i jordatmosfären vid solmaximum.

I genomsnitt täcks 65 procent av jorden av moln. Förändringar i molntäcket påverkar klimatet på jorden mer än 100 gånger mer effektivt än variationerna i koldioxidhalten i jordens atmosfär. Det som koldioxidhalten skulle behöva 100 år för att åstadkomma med jordens klimat klarar molnvariationen på 3-5 år!

Och vi vet att klimatet på jorden har blivit varmare: under 1900-talet ökade temperaturen på jorden med i genomsnitt 0,6 grader. Men ökningen har inte varit stadig – medan temperaturen blev allt högre fram till 1940-talet, började den sedan sjunka fram till 1980 då kurvorna vände uppåt igen.

För att den föreslagna mekanismen för uppvärmning ska förklara den påstådda uppmätta globala uppvärmningen under de senaste 100 åren behöver vi ha haft en ökad solaktivitet och därmed minskad kosmisk strålning. Har vi haft det? Ja, det är precis vad den brittiske forskaren Michael Lockwood hävdar att han har funnit. Han påvisar en ökning för koronans magnetfält med hela 131 procent sedan 1901.

Skulle alltså den globala uppvärmningen av jorden kunna bero på ökad solaktivitet? Och vad kommer att hända med solaktiviteten under de närmaste solcyklerna? Vi kan spana in i framtiden genom att studera utvecklingen hittills, bl a genom mätningar av nitrathalten i iskärnor. Där har man tydligt sett att solaktiviteten har inte bara en 11-årscykel utan också en 80-90-årscykel, den s k Gleissbergcykeln.

Helt nyligen har man också funnit ett samband mellan antalet protonhändelser, dvs snabba koronamassutkastningar, och nitrathalten. Av allt att döma ser det ut som om vi just har passerat ett Gleissbergminimum 1980 och därmed ett minimum av antalet protonhändelser.

Vi förväntar oss alltså nu allt fler händelser, kanske ända upp till 8-10 gånger fler. Detta skulle i så fall innebära att den kosmiska strålningen minskar och en global uppvärmning är på gång. Den amerikanske forskaren Judith Lean hävdar att vi nu är på väg att nå de höga temperaturer som rådde på jorden under medeltiden.

Är detta enbart spekulationer? Min slutsats är att solaktiviteten spelar en mycket större roll än man tidigare hade trott. Jag anser också att arbetet inom den internationella klimatpanelen, IPCC, har försummat solens roll för klimatet på jorden. För kommittén är solen fortfarande en konstant lysande lampa.