Wanneer de zonneactiviteit afneemt en de heliosfeer minder galactische stralen tegenhoudt, wordt het klimaat op de planeet merkbaar koeler.
Kosmische straling tast de atmosfeer van de aarde aan en veroorzaakt meer wolkenvorming en algemene afkoeling van de planeet. Deze gegevens verklaren de onverwachte schommelingen in het klimaat op aarde in de middeleeuwen en vroegmoderne tijd (in omvang overtroffen ze zelfs de huidige opwarming van de aarde). In Rusland bijvoorbeeld, aan het begin van de 17e eeuw, kwamen er regelmatig sneeuw en vorst voor in de zomermaanden, wat hongersnood en problemen veroorzaakte. Een gerelateerd artikel is gepubliceerd in Nature Communications.
Uit historische en paleoklimatologische gegevens is bekend dat het klimaat in 1000-1300 n. Chr. Merkbaar warmer was dan normaal, en in 1400-1700 daarentegen veel koeler. Het is ook bekend dat de laatste gebeurtenis samenviel met een sterke afname van het aantal zonnevlekken, dat wil zeggen met een afname van de zonneactiviteit. De specifieke mechanismen die het verband zouden kunnen verklaren tussen dergelijke uiterlijke verschijnselen zoals vlekken op een lichtarmatuur en het klimaat van zijn planeet bleven echter lange tijd onduidelijk.
De auteurs van het nieuwe werk experimenteel en met behulp van wiskundige modellen laten zien wat aan zo'n verband ten grondslag ligt. Ze voerden experimenten uit waarbij de lucht in een geïsoleerde kamer werd gebombardeerd met deeltjes die qua energie en massa vergelijkbaar waren met deeltjes van kosmische straling. In de astrofysica worden elementaire deeltjes en atoomkernen die met hoge energieën in de ruimte bewegen, kosmische straling genoemd. Sommigen van hen hebben lagere energieën (die bewegen van de zon), anderen zijn galactische kosmische stralen, waarvan de energie hoog genoeg is om soms de bescherming van de zonne-heliosfeer te doorbreken, waarin de aarde zich bevindt.
In de loop van experimenten sloegen deeltjes elektronen uit atomen in luchtmoleculen, waardoor ze werden geïoniseerd (ze veranderden ze van neutrale atomen in ionen met een elektrische lading). Vervolgens helpen ionen, als gevolg van elektrostatische krachten, krachtig luchtaerosolen te vormen uit zwavelzuur en watermoleculen en blijven ze lange tijd stabiel tot verdamping. Dit, evenals secundaire botsingen met nieuwe ionen die hun stabiliteit vergroten, helpen aerosolcentra te groeien tot tientallen nanometers. Zodra ze dit niveau bereiken, begint waterdamp uit de atmosfeer snel op hen te condenseren en druppels te vormen. Wanneer dit gebeurt, ziet de grondwaarnemer een wolk ontstaan.
Hiervoor moet er natuurlijk al waterdamp in de atmosfeer aanwezig zijn, maar in omstandigheden zonder externe ionenflux treedt wolkvorming veel minder vaak op en wordt een stabiele troebelheid veel langer gevormd. Omdat de tijd van wolkvorming tot regen in beide scenario's erg op elkaar lijkt, is de totale duur van de schaduw van het aardoppervlak door troposferische wolken in het scenario met ionen veel langer dan zonder hen. Vanwege hun witte kleur reflecteren de wolken het meeste zichtbare zonlicht de ruimte in, waardoor het oppervlak van de planeet wordt afgekoeld.
De auteurs van het nieuwe werk merken op dat naarmate de magnetische activiteit van de zon toeneemt (hij is namelijk verantwoordelijk voor de vlekken erop), de magnetische bel van de heliosfeer galactische kosmische straling veel efficiënter reflecteert. Maar deeltjes die van de zon komen, kunnen vanwege hun veel lagere energie geen versnelde vorming van wolken veroorzaken. Daarom vond tijdens de periode van lage zonneactiviteit de kleine ijstijd van 1400-1600 plaats. Integendeel, sindsdien en tot het begin van deze eeuw is de zonneactiviteit toegenomen, wat de opwarming van de aarde verder heeft versneld.
Interessant is dat volgens berekeningen, met een nabijgelegen supernova-explosie, het proces van wolkenvorming superintens zal zijn en snel zal leiden tot de afkoeling van de planeet op een nog grotere schaal dan tijdens de kleine ijstijd. Dit kan een deel van de onverwacht scherpe en schijnbaar onredelijke afkoeling in het verleden van de aarde verklaren.
Promotie video:
IVAN ORTEGA
