Παρασκευή, 8 Φεβρουαρίου 2019

Τι είναι η Ηλιακή δραστηριότητα και πώς μας επηρεάζει;

Για περισσότερα από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, το φως και η θερμότητα του Ήλιου έπαιξαν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των ατμοσφαιρικών και καιρικών συνθηκών στη Γη. Ωστόσο, η ενέργεια που εκπέμπεται από τον Ήλιο δεν είναι σταθερή. Αυξάνεται και μειώνεται περιοδικά. Αυτή η περιοδική διακύμανση - η οποία συμβαίνει μέσα σε μία 11ετή περίοδο (δραστηριότητα ή  Ηλιακό κύκλο) - έχει σημαντικό αντίκτυπο στα μεγάλα καιρικά συστήματα και μοτίβα στη Γη, όπως οι πολικοί άνεμοι, οι πολικές δίνες, και το φαινόμενο El Niño.

Καλλιτεχνική απεικόνιση του Ηλίου. Φωτογραφία: Καρλ Χρίς Ανιμέιτορ

Σήμερα, οι μετεωρολόγοι πιστεύουν ότι ο Ηλιακός κύκλος μπορεί επίσης να έχει κάποια επίδραση στον καιρό της Ινδίας*. Για να το κατανοήσουμε περαιτέρω, πρέπει να εξετάσουμε τι οδηγεί αυτή την κυκλική διακύμανση στην ενέργεια του Ήλιου, δηλαδή τις λεγόμενες Ηλιακές κηλίδες.


Τι είναι λοιπόν οι Ηλιακές κηλίδες;

"Οι Ηλιακές κηλίδες είναι σκοτεινές περιοχές οι οποίες εμφανίζονται στον Ήλιο κατά καιρούς. Έχουν καταγραφεί για πάνω από 400 χρόνια. Τώρα γνωρίζουμε ότι είναι περιοχές ισχυρού μαγνητικού πεδίου οι οποίες αναδύονται από το εσωτερικό του Ηλίου προς την ηλιακή επιφάνεια ", λέει ο Δρ Dean Pesnell, Επιστημονικός Υπεύθυνος του Goddard Space Flight Center της NASA.

Η πρώτη αναφορά σε Ηλιακές κηλίδες βρίσκεται σε ένα κινεζικό βιβλίο περίπου από το 800 π.Χ. Ωστόσο, μόνο πρόσφατα κατανοήσαμε σωστά γιατί δημιουργούνται.

Ο Ήλιος δεν είναι ένα στερεό σώμα, αλλά μια σφαίρα πλάσματος, δηλαδή ένα φορτισμένο αέριο. Επομένως, διάφορα μέρη του Ήλιου κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες (διαφορική κίνηση). Εξαιτίας αυτού, οι μαγνητικές γραμμές στην επιφάνεια του Ήλιου περιπλέκονται - κάπως σαν κλωστές πάνω σε ενα κουβάρι που διαρκώς περιπλέκεται - δημιουργώντας ισχυρά τοπικά μαγνητικά πεδία τα οποία ονομάζονται Ηλιακές κηλίδες. Όταν αυτές οι μπερδεμένες μαγνητικές γραμμές σπάσουν, προκαλούν λάμψεις που είναι γνωστές ως Ηλιακές εκλάμψεις solar flares στον αγγλικό όρο (από ορατό φως και ακτίνες Χ) και Στεμματικές Εκπομπές Μάζας ή Coronal mass ejection - CMEs (μεγάλες απορρίψεις φορτισμένων σωματιδίων).

"Οι ηλιακές εκλάμψεις και οι Στεμματικές Εκπομπές Μάζας είναι πιο συχνές όταν υπάρχουν περισσότερες Ηλιακές κηλίδες", εξηγεί ο Δρ Pesnell.

Οι μαγνητικές δραστηριότητες στον Ήλιο τείνουν να αυξάνονται σε ένα μέγιστο επίπεδο και να μειώνονται σε ένα ελάχιστο επίπεδο εντός ενός Ηλιακού κύκλου διάρκειας περίπου 11 ετών. Αυτά τα δύο άκρα του φάσματος ονομάζονται Ηλιακά μέγιστα και Ηλιακά ελάχιστα. Ουσιαστικά, αυτό σημαίνει ότι μια φορά κάθε 11 χρόνια, τα μαγνητικά πεδία του Ήλιου αντιστρέφονται εντελώς, με το βόρειο και νότιο πόλο να αλλάζουν θέσεις. Επομένως, ο κύκλος αρχίζει με ένα ελάχιστο (όταν οι μαγνητικοί πόλοι αρχίζουν να αναστρέφονται), φτάνει το μέγιστο στα μισά του φαινομένου (όταν η εμπλοκή των μαγνητικών γραμμών βρίσκεται στην αιχμή της), και στη συνέχεια επιστρέφει στο ελάχιστο (όταν εξασθενούν οι μαγνητικές δραστηριότητες ).

Ένα μακρύ νήμα (filament) από ηλιακό υλικό αιωρείται στην ατμόσφαιρα του Ήλιου. Εκτοξεύτηκε στο διάστημα στις 31 Αυγούστου του 2012.
Εικόνα: (NASA Goddard)

Ο Γερμανός αστρονόμος, Samuel Heinrich Schwabe, παρατήρησε τον Ήλιο για 17 χρόνια με την ελπίδα να ανακαλύψει τον υποθετικό πλανήτη Vulcan. Επειδή δεν κατάφερε να βρει το Vulcan, παρατήρησε μια διακύμανση στον αριθμό των Ηλιακών κηλίδων, και κατά τη διαδικασία αυτή, ανακάλυψε τον Ηλιακό κύκλο, δημοσιεύοντας το εύρημά του με ένα σύντομο άρθρο υπό τον τίτλο «Ηλιακές παρατηρήσεις κατά το 1843».

Πώς συνδέεται ο Ηλιακός κύκλος με το παγκόσμιο κλίμα;

Ο αριθμός των Ηλιακών κηλίδων ποικίλει όχι μόνο σε ένα 11ετή κύκλο, αλλά και από κύκλο σε κύκλο. Ως εκ τούτου, ενώ ο αντίκτυπος αυτού του κύκλου είναι ελάχιστος στις καθημερινές μας καιρικές συνθήκες, είναι σημαντικός στην διαμόρφωση του μακροπρόθεσμου κλίματος. Έτσι, αν ο αριθμός των Ηλιακών κηλίδων αυξάνεται από κύκλο σε κύκλο, η Γη μπορεί να παρουσιάσει αύξηση της θερμοκρασίας. Και αντίστροφα.

Μεταξύ 1645 και 1715, μια περίοδο ασυνήθιστης παγωνιάς κρύου έπληξε την Ευρώπη. Ο πληθυσμός της Ισλανδίας μειώθηκε κατά το ήμισυ κατά την περίοδο αυτή. Στην Αγγλία, ο ποταμός Τάμεσης πάγωσε, δημιουργώντας τις λεγόμενες «παγωμένες περιοχές» (frost fairs) στις όχθες του, μετατρέποντας τον σταδιακά σε ενα τεράστιο παγοδρόμιο. Ο λόγος πίσω από αυτά τα τρομερά κρύα χρόνια στην Ευρώπη ανακαλύφθηκε μόλις το 1894 από τον Βρετανό αστρονόμο Edward Walter Maunder. Συμπέρανε ότι η μείωση του αριθμού των Ηλιακών κύκλων από κύκλο σε κύκλο ήταν πίσω από το θανατηφόρο αυτό κρύο κατά τη διάρκεια της περιόδου αυτής. Αυτή η παρατεταμένη περίοδος ψύξης αναφέρεται ως το ' "Ελάχιστο Maunder".

Τις τελευταίες πέντε δεκαετίες, ο αριθμός των Ηλιακών κηλίδων κατά τη διάρκεια του Ηλιακού μέγιστου μειώθηκε και πάλι σε κάθε κύκλο. Αυτή η τάση ώθησε πολλούς να προβλέψουν ότι το επόμενο Ελάχιστο Maunder ίσως να πλησιάζει γρήγορα. Ορισμένοι μάλιστα υποθέτουν ότι αυτό θα επιφέρει μια φάση ψύξης, η οποία μπορεί να αντισταθμίσει τη συνεχιζόμενη υπερθέρμανση του πλανήτη. Ωστόσο, δεν χρειάστηκε πολύς καιρός ώστε οι επιστήμονες να καταργήσουν  τη θεωρία αυτή.

"Η εργασίες μας δείχνουν ότι ο επόμενος κύκλος δεν πρόκειται να είναι πιο αδύναμος, αλλά στην πραγματικότητα, μπορεί να είναι ισχυρότερος από τον προηγούμενο. Δεν υπάρχει πιθανότητα η Ηλιακή δραστηριότητα να ελαττωθεί στο εγγύς μέλλον, προκαλώντας παγκόσμια ψύξη. Επιπλέον, ακόμη και αν θεωρήσετε υποθετικά ότι οι Ηλιακές κηλίδες θα μειωθούν, δεν αρκεί να αντισταθμίσουμε την τρέχουσα αύξηση της θερμοκρασίας, καθώς η βασική ενέργεια του Ήλιου που λαμβάνουμε καθημερινά θα παραμείνει σταθερή", εξηγεί ο Δρ. Dibyendu Nandi, καθηγητής στο IISER στη Καλκούτα, και κύριος ερευνητής του Κέντρου Αριστείας στις Διαστημικές Επιστήμες στην Ινδία.

Πώς μπορούν λοιπόν να μας επηρεάσουν τα Ηλιακά ελάχιστα;

Ωστόσο, το επερχόμενο με ταχείς ρυθμούς επόμενο Ηλιακό ελάχιστο μπορεί να κρύβει κάποια άσχημα νέα για εμάς. Οι Ηλιακοί κύκλοι επηρεάζουν το μοτίβο της ανώτερης ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας. Όλα τα συστήματα επικοινωνίας στη Γη εξαρτώνται από την ανακλαστικότητα των σημάτων από τα ανώτερα στρώματα της  ατμόσφαιρας, το οποίο ονομάζεται Ιονόσφαιρα. Οι επιστήμονες λένε ότι τόσο ο Ήλιος όσο και ο άνθρωπος μπορούν να διαδραματίσουν ρόλο στην διαρκή επιδείνωση της ποιότητας των ραδιοεπικοινωνιών τα τελευταία χρόνια.

'Ένα από τα 36 μέλη του πληρώματος της αποστολής Expedition 36 φωτογράφισε τον Ήλιο πάνω από τον ορίζοντα της Γης στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, στις 21 Μαΐου 2013.
Φωτογραφία (NASA)

Υπάρχουν και περισσότερα. Καθώς προχωράμε προς τα Ηλιακά ελάχιστα, οι κίνδυνοι των μαγνητικών ρευμάτων υψηλής ταχύτητας από τον Ήλιο θα αυξηθούν. "Οι ροές υψηλής ταχύτητας είναι πιο συχνές όταν υπάρχουν λιγότερες Ηλιακές κηλίδες. Και καθώς πηγαίνουμε προς ένα Ηλιακό ελάχιστο, τα ρεύματα αυτά μπορούν να χτυπήσουν το μαγνητικό πεδίο της Γης προκαλώντας γεωμαγνητικές καταιγίδες. Ενεργειακά σωματίδια από τις καταιγίδες αυτές μπορούν να θέσουν εκτός λειτουργίας τις ηλεκτρονικές συσκευές στους τεχνητούς δορυφόρους. Χωρίς τις Στεμματικές Εκπομπές Μάζας  να λειτουργούν ως ασπίδα, ο αριθμός των κοσμικών ακτίνων που θα χτυπήσουν τη Γη θα αυξηθεί ", προειδοποιεί ο Δρ. Pesnell.


Η επιστήμη πίσω από την Πολική δίνη

Η Πολική δίνη (Polar Vortex) είναι μια μεγάλη περιοχή χαμηλής ατμοσφαιρικής πίεσης και ψυχρού αέρα η οποία περιβάλλει τούς πόλους της Γης. Ο όρος Δίνη αναφέρεται στην κατά την ορθή φορά (αντίθετα από την κίνηση των δεικτών του ρολογιού) ροής του αέρα ο οποίος διατηρεί τον ψυχρό αέρα πλησίον στους πόλους (στην εικόνα η αριστερή σφαίρα). Συχνά κατά τη διάρκεια του χειμώνα στο Βόρειο ημισφαίριο, η Πολική Δίνη γίνεται ασταθής και διαστέλλεται στέλνοντας τον ψυχρό Αρκτικό αέρα νοτιότερα πάνω από τις ΗΠΑ με ενα πίδακα ροής (στην εικόνα η δεξιά σφαίρα).

Η Πολική Δίνη δεν είναι κάτι καινούργιο - στην πραγματικότητα, πιστεύεται οτι πρωτοεμφανίστηκε σε μία έκδοση του 1853 του E.Littell με τίτλο Living Age.

Η πίεση του αέρα και οι άνεμοι γύρω από την Αρκτική ανταλλάσσονται μεταξύ των δύο αυτών φάσεων - στη Δεξιά και Αριστερή σφαίρα με την ονομασία Αρκτική Ταλάντωση - συμβάλλοντας στα χειμερινά καιρικά πρότυπα. Εικόνα ΝΟΑΑ 

Και ο αντίκτυπος στον καιρό;

Παρόλο που πολλοί αγνοούσαν τις επιπτώσεις του Ηλιακού κύκλου στις τοπικές καιρικές συνθήκες στο παρελθόν, πρόσφατες μελέτες έχουν επισημάνει πολλές συνδέσεις με το θέμα αυτό. Σε παγκόσμιο επίπεδο, οι Ηλιακές δραστηριότητες έχουν πολύ πιο βαθιές επιπτώσεις στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική, η οποία πλήττεται (όπως φέτος) από την πολική δίνη.

"Ένας από τους λόγους για τους οποίους υποεκτιμάται ο Ηλιακός κύκλος είναι ότι υπάρχει πολύ μικρή αλλαγή στην ορατή ακτινοβολία από τον Ήλιο κατά τη διάρκεια του κύκλου. Ωστόσο, αν κοιτάξουμε την εκπεμπόμενη υπεριώδη ακτινοβολία παρατηρούμε μια αλλαγή σχεδόν 10% από ελάχιστο σε μέγιστο. Και καθώς η απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας από το Όζον παράγει τη θερμότητα στην ισημερινή στρατόσφαιρα, παράγεται λιγότερη θερμότητα κατά τη διάρκεια του Ηλιακού ελαχίστου. Αυτή η μειωμένη θέρμανση σε χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη μειώνει την θερμοκρασίας πόλων - ισημερινού, και εξασθενεί την πολική δίνη ", εξηγεί ο Δρ Todd Crawford, Επικεφαλής Μετεωρολόγος της Weather Company.

Η πολική δίνη (Polar Vortex) είναι ένας περιστρεφόμενος κώνος χαμηλής πίεσης κοντά στους πόλους, ο οποίος λειτουργεί ως τοίχος για τους ψυχρούς ανέμους της Αρκτικής. Μια ασθενής πολική δίνη δεν μπορεί να συγκρατήσει τον ψυχρό αέρα κοντά στους πόλους, με αποτέλεσμα να απλώνεται σε μέρη του Καναδά, των ΗΠΑ και της Ευρώπης, προκαλώντας γεγονότα όπως το 'Beast from the East'  - το Θεριό από την Ανατολή   - το 2018. Ως εκ τούτου, τα Ηλιακά ελάχιστα συνήθως οδηγούν σε έντονους χειμώνες σε αυτές τις περιοχές.

Αν και η πολική δίνη δεν έχει άμεσο αντίκτυπο στον καιρό της Ινδίας, επηρεάζει τις ψυχρές ατμοσφαιρικές κυκλοφορίες που σαρώνουν την Ινδία κατά τους χειμώνες. Η Ινδία μπορεί να αντιμετωπίσει ζεστούς και ξηρούς χειμώνες όταν πλησιάζουν τα Ηλιακά ελάχιστα. Κάτι τέτοιο έχει συμβεί και στο παρελθόν. Κατά τη διάρκεια του 2009, η Ινδία γνώρισε έναν ζεστό και ξηρό χειμώνα με μέση θερμοκρασία το χειμώνα έως 1,4 ° C υψηλότερες από τις κανονικές σε ορισμένα σημεία, λόγω των συνδυασμένων επιπτώσεων του φαινομένου El Niño και του Ηλιακού ελάχιστου.

Οι επιστήμονες σε ολόκληρο τον κόσμο εξακολουθούν να προσπαθούν να ξεπεράσουν τις ελλείπουσες πτυχές της πολύπλευρης σχέσης μεταξύ του Ηλιακού κύκλου και των τοπικών καιρικών συνθηκών. "Δεν έχουμε κατανοήσει ακόμη τις συνολικές τοπικές επιπτώσεις του Ηλιακού κύκλου για χώρες όπως η Ινδία. Απαιτούνται περαιτέρω έρευνες για την αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος", λέει ο Δρ Nandi.

Ενώ αναμένουμε περισσότερες έρευνες σε αυτόν τον τομέα, ένας καλός τρόπος για να ξεκινήσετε είναι να εκτιμήσετε τους τρόπους με τους οποίους ο καθημερινός τρόπος ζωής μας εξακολουθεί να εξαρτάται από τον Ήλιο.

……………….*………………..

*Λόγω του ότι ο αρθρογράφος του πρότυπου κειμένου είναι Ινδός γίνονται ορισμένες ειδικές αναφορές στο καιρικό σύστημα της Ινδίας

Διαστημικός καιρός:
https://www.swpc.noaa.gov/
https://www.swpc.noaa.gov/products/alerts-watches-and-warnings

Από:  Deekshith Nevil Pinto


……………….*………………..

Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:



Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε ή κόκκινα γράμματα)

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

 Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Για την ομάδα : @Aratosastronomy