Žorsteinn Sęmundsson:

Sól og jörš ķ fortķš og framtķš

Erindi flutt į vegum Stjarnvķsindafélags Ķslands 22. febrśar 1992

(Myndefni breytt)

1. Inngangur

Góšir įheyrendur. Ķ žeim heimi sem viš lifum og hręrumst ķ frį degi til dags er flest ķ óvissu og breytingum hįš. Viš vitum sjaldnast žegar viš leggjumst til svefns aš kvöldi hvaša fréttir viš munum fį aš morgni, um slys, nįttśruhamfarir, stjórnarbyltingar eša nżjar tilskipanir ķ heilbrigšis- og menntamįlum. En einu getum viš žó treyst, og žaš er aš sólin muni koma upp į réttum tķma og ganga sinn gang yfir himininn. Hér į Ķslandi kann hśn aš vera hulin bak viš skż, en birtan segir okkur engu aš sķšur aš hśn muni vera į sķnum staš.

En žótt allir kunni aš meta birtu sólar og yl, eru žeir lķklega ekki margir sem leiša hugann aš žvķ hversdagslega hvers konar fyrirbęri sólin er, hvaš žaš er sem skķn žarna uppi į himinhvolfinu. Sķšan į 17. öld hafa menn vitaš aš sólin er ein af stjörnunum, sama ešlis og fastastjörnurnar į himinhvolfinu, ašeins miklu nęr okkur og žess vegna svo miklu bjartari. Hvaš sem allri stjörnuspeki lķšur er stašreyndin sś, aš sólin er eina stjarnan sem hefur merkjanleg įhrif į lķf okkar hér į jöršinni. Aš segja aš hśn hafi įhrif er vęgt aš orši komist, žvķ aš sólin er forsenda alls lķfs sem viš žekkjum. Minnstu breytingar į sólinni gętu haft afdrifarķkar afleišingar fyrir mannkyniš, og af žeirri įstęšu einni hljóta sólrannsóknir aš vera ofarlega į dagskrį hjį vķsindamönnum. En sólin er lķka įhugaverš af žvķ aš hśn er eina stjarnan sem er svo nįlęg aš unnt er aš rannsaka hana ķ smįatrišum.

Lķtum nįnar į sólina. Sól į heišum himni er venjulega svo björt aš mašur getur ekki horft į hana nema augnablik. Žess vegna sjį menn hana yfirleitt ekki fyrir sér sem hnött, heldur bjarta skķfu, og breytir engu žar um žótt menn viti betur. En ef mašur horfir į sólina gegnum dökkt gler eša filmu sem deyfir ljósiš, fęr mašur strax į tilfinninguna aš sólin er ekki skķfa heldur hnöttur. Og ef sjónauki er tiltękur, žótt ekki sé nema lķtill handsjónauki, mį oft greina bletti į yfirborši sólarinnar og fylgjast meš žvķ frį degi til dags hvernig hśn snżst um möndul sinn. Og žegar mašur gerir sér grein fyrir žvķ aš žessir litlu blettir į sólinni eru margir hverjir mun stęrri en jöršin öll, žį fyrst veršur manni ljóst hve risavaxinn hnöttur sólin er ķ raun og veru.
 



 

Žessi teikning sżnir sólina meš sólblettum og sólstrókum. Jöršin er sżnd nešan viš til samanburšar.

 

2. Umbrot į sólu og įhrif žeirra į jöršina

Alla tķš sķšan sjónaukar voru fundnir upp hafa menn fylgst nįiš meš yfirborši sólar. Žaš er löngu vitaš aš margs konar fyrirbęri sjįst į sólinni, sum skammvinn, önnur langlķfari. Ešlilegt er aš spurt sé hvort žessi umbrot į sólinni hafi įhrif į jöršinni til skemmri eša lengri tķma. Varanleg breyting į ljósstyrk sólar, jafnvel smįvęgileg breyting, myndi hafa afdrifarķkar afleišingar hér į jörš svo aš dęmi sé tekiš. Skyldu slķkar breytingar hafa įtt sér staš einhvern tķma ķ fortķšinni? Er lķklegt aš žęr verši ķ nįinni framtķš? Er jafnvel hugsanlegt aš sólin gęti tekiš upp į žvķ aš springa eins og sumar stjörnur gera, og eyša žar meš jöršinni ķ einu vetfangi? Žótt slķkar vangaveltur haldi kannski ekki vöku fyrir mönnum, hefur almenningur žó žegar įhyggjur af vissum hluta žeirrar geislunar sem frį sólinni berst - śtfjólublįu ljósi sem mikiš hefur veriš til umręšu aš undanförnu vegna hugsanlegrar eyšingar ósónlagsins.

Fyrstu įkvešnu vķsbendinguna um žaš aš atburšur į sólu gęti haft įhrif į jöršina fengu menn fyrir meira en 130 įrum. Žaš var 1. september įriš 1859  aš enski stjörnufręšingurinn Carrington var  aš skoša og skrį sólbletti, en žaš gerši hann į hverjum degi. Einn af blettunum var óvanalega stór og Carrington veitti honum sérstaka athygli. Allt ķ einu sį hann tvęr geysibjartar hvķtar rįkir myndast žvert yfir blettinn. Carrington hljóp til aš kalla ķ annan mann og sżna honum fyrirbęriš, en žegar hann kom  aftur aš mķnśtu lišinni var ljósiš ķ rénun og eftir 5 mķnśtur var žaš horfiš. Meiri hįttar truflun į segulsviši jaršar, svonefndur segulstormur, hófst nęstu nótt, 17 klukkustundum sķšar. Noršurljós sįust vķša um Evrópu og į Hawaii. Um allan heim var ritsķmasamband truflaš vegna spanstrauma. Ķ tvęr stundir var hęgt aš senda ritsķmaboš yfir žver Bandarķkin įn žess aš nota rafhlöšur; žaš var meira en nóg rafspenna ķ leišslunum. Carrington greindi frį žessu į fundi ķ Konunglega stjarnfręšingafélaginu, en var varkįr viš aš draga nokkrar įlyktanir um samband milli žessara atburša.   

Žaš sem Carrington sį er fyrirbęri sem nś er kallaš sólblossi eša sólgos, en sólblossi er réttara nafn. Venjulega žarf sérstakar ljóssķur eša ljósnema til aš sjį sólblossa, žvķ aš žaš ljós sem žeir senda frį sér er aš miklu leyti ósżnilegir geislar, śtfjólublįtt ljós, röntgengeislar og rafagnir. Ašeins örsjaldan ber žaš viš aš žeir sendi frį sér svo mikiš af venjulegu, sżnilegu ljósi aš menn sjįi žį įn sérstakra tękja. Sólblossar hafa veriš rannsakašir meira en flest önnur fyrirbęri ķ stjörnufręši. Orkan sem leysist śr lęšingi ķ stórum sólblossa myndi fullnęgja orkužörf mannkynsins ķ žśsundir įra. Hśn jafngildir meira en hundraš milljón vetnissprengjum af stęršinni 1 megatonn.
 
     

Sólblossi sem sįst 28. september 2015 og olli vķštękum truflunum į śtvarpssambandi į jöršinni. Myndin var tekin śr gervitungli bandarķsku geimferšastofnunarinnar NASA gegnum rauša ljóssķu.

Ķ tęknisamfélagi nśtķmans geta įhrif sólblossa veriš bęši vķštękari og alvarlegri en į dögum Carringtons.  Fjarskipti meš śtvarpsbylgjum truflast stundum žannig aš ekkert samband nęst ķ langan tķma; straumar sem spanast upp ķ raflķnum geta eyšilagt straumbreyta og rafeindatęki ķ dreifikerfum raforku og valdiš tjóni į sķmakerfum og olķuleišslum (tęring) svo aš eitthvaš sé nefnt. Sķšustu įrin hefur veriš óvenju mikiš um stóra sólblossa. Ķ kjölfar sólblossa ķ mars įriš 1989 fór rafmagn af öllu Quebec fylki ķ Kanada ķ nķu klukkustundir og miklar truflanir uršu einnig į Noršurlöndunum. Ķ Bandarķkjunum varš mikiš tjón į tękjum. Stašsetningarkerfi skipa og flugvéla uršu óvirk, og sömuleišis truflušust fjarskipti langtķmum saman.
 

Myndin sżnir lķnurit śr segulmęlingastöšinni ķ Leirvogi viš upphaf segulstormsins ķ mars 1989. Fyrsti kippurinn kemur um kl. 18 žegar höggbylgja frį sólblossanum skall į hįloftunum. Segulstormurinn fylgdi ķ kjölfariš eins og sést į nęstu mynd. Žetta var einhver mesti stormur sem męlst hefur ķ Leirvogi. Įttavitastefnan sveiflašist um 9°. Mun meiri sveifla (16°) męldist ķ Leirvogi hinn 29. október 2003, žótt sį stormur vęri ekki eins öflugur į heildina séš.
 

Z = lóšrétt segulsviš, H = lįrétt sviš, F = heildarsviš, D = įttavitastefnan.


 
Noršurljós fylgja oft ķ kjölfar sólblossa.
 (Mynd: Snęvarr Gušmundsson)

Sólblossar hafa lķka valdiš skemmdum į sólsellum sem eru orkugjafar fyrir flest gervitungl. Ķ einni hrinu įriš 1989 uršu 240 bilanir ķ gervitunglum. Brautir sumra tungla hafa breyst žannig aš lķftķmi žeirra hefur stytst verulega og snśningur žeirra truflast. Tölvur um borš ķ gervitunglunum hafa truflast og upplżsingar žurrkast śr minni žeirra. Lofthjśpur jaršar, žótt žunnur sé, verndar menn fyrir heilsutjóni af völdum sólblossa, en ķ flugvélum sem fljśga mjög hįtt, og ķ geimförum, gildir öšru mįli. Ķ kjölfar sólblossa hafa geislamęlar ķ Concorde žotum margsinnis gefiš ašvörun um hęttuįstand vegna geislunar, og hiš sama hefur gerst ķ geimskutlum. En hvaša geislun er žarna um aš ręša?  Viš skulum hverfa aftur til sólarinnar og lķta į žaš hvernig žessi geislun veršur til.  

Žegar grannt er skošaš ķ sjónauka sést aš allt yfirborš sólar er yrjótt eša dķlótt. Žessar żrur, žótt smįar sżnist, eru miklu stęrri um sig en Ķsland; žęr eru toppar į ofbošslegum hitabólstrum sem hnķga og stķga og endast kannski 10 mķnśtur eša svo. Mest įberandi į yfirborši sólar eru sólblettirnir, sem geta oršiš svo stórir aš žeir sjįist meš berum augum viš rétt skilyrši. Slķkir blettir eru oft miklu stęrri um sig en jöršin.


Mynd sem sżnir stóran sólblett, bjartari (heitari) svęši ķ kring og skammlķfar sólżrur sem žekja yfirborš sólarinnar.  Myndina tók Įstralķumašurinn Dennis Simmons 7. aprķl 2016.

Žaš sem einkennir sólbletti er sterkt segulsviš, og ķ rauninni er tališ aš segulsvišiš sé orsök blettanna og valdi kęlingu ķ žeim. Blettirnir eru um 2000 stigum kaldari en yfirboršiš ķ kring. Segulsviš getur varšveitt orku - viš finnum t.d. aš töluverša orku žarf til aš slķta sundur sterka segla sem liggja saman. Žessi orka getur leyst śr lęšingi sem hreyfiorka eša komiš fram ķ rafstraumum. Segulsviš jaršarinnar er veikt mišaš viš svišiš nįlęgt venjulegum stangarsegli, en segulsviš stórra sólbletta getur veriš miklu sterkara, mörg žśsund sinnum sterkara en segulsviš jaršar.  

Um allt yfirborš sólar eru segulkraftar aš verki žótt žeir séu veikari en ķ blettunum. Tališ er aš meš segulsvišinu og sķfelldum breytingum žess flytjist orka frį yfirborši sólar śt ķ öržunnan lofthjśpinn sem umlykur sól og nefnist sólkóróna.  Kórónan gefur svo lķtiš frį sér af sżnilegu ljósi aš hśn sést ekki nema sérstakri tękni sé beitt. Ašeins ķ sólmyrkvum, žegar tungliš hylur bjarta sólskķfuna, er aušvelt aš sjį kórónuna meš berum augum. Hśn getur veriš margbreytileg śtlits, en oft mį sjį arma eša vęngi sem geta teygst firnalangt śt ķ geiminn.
 

 
Myndin er tekin ķ sólmyrkva įriš 1991. Vegna žess hve mikill munur er į birtu kórónunnar innst og yst, er afar erfitt aš nį henni allri skżrt į eina mynd. Hér hefur 21 mynd veriš skeytt saman. Myndasmišir voru Peter Aniol og Miroslav Druckmüller. 


Kórónan er gķfurlega heit, um 2 milljón stig, žótt yfirborš sólar sé ašeins 6000 stiga heitt. Žetta viršist hrein žversögn og menn hafa lengi glķmt viš aš skżra hana, en nś er tališ aš skżringarinnar sé aš leita ķ sķbreytilegu segulsviši sem flytur orkuna frį yfirborši sólar upp ķ kórónuna. Sólblossum mį lķkja viš sprengingu ķ kórónunni, žar sem orka ķ segulflękju leysist skyndilega śr lęšingi.  Sólin er aš mestu leyti śr vetni, en vegna hins hįa hita ķ kórónunni er vetniš sundraš ķ frumagnir sķnar, róteindir og rafeindir. Žaš eru žessar rafhlöšnu agnir sem žeytast śt ķ geiminn og valda mestum truflunum į jöršinni. Aš jafnaši fara žessar agnir meš hraša sem nemur um 700 km/s og nį til jaršar į 2-3 dögum, en žęr sem hrašast fara nį til jaršar į klukkustund eša svo. Vegna hitans sendir kórónan frį sér mikiš af röntgengeislum og śtfjólublįum geislum af mjög stuttri bylgjulengd. Einnig sendir hśn frį sér śtvarpsbylgjur. Öll žessi geislun eykst verulega viš sólblossa.   

Milli kórónu og yfirboršs sólar er tiltölulega žunnt millibilslag sem nefnist lithvolf vegna žess aš žaš er įberandi sem raušur hringur um sólina ķ sólmyrkvum. Frį lithvolfinu teygja sig oft stórkostlegir sólstrókar langt upp ķ kórónuna. Žeir fylgja segulsvišslķnum og segulsvišiš heldur žeim uppi. Žannig geta žeir haldist ķ jafnvęgi dögum og vikum saman, en stundum breytist segulsvišiš snögglega og žeytir žeim śt ķ geiminn. Į sama hįtt og viš sólblossa geta efnisagnirnar nįš alla leiš til jaršar og valdiš truflunum į borš viš žęr sem įšur var lżst.  
             


 

Sólstrókur. Myndin var tekin śr gervitungli bandarķsku geimferšastofnunarinnar NASA gegnum rauša ljóssķu. Stęrš jaršar er sżnd til samanburšar


Rannsóknir hafa leitt ķ ljós aš žaš er ekki bara viš sólblossa eša ašrar hamfarir į sólinni sem rafhlašnar agnir streyma śt ķ geiminn. Ķ sólkórónunni sér staš śtstreymi į öllum tķmum, sem kallaš er sólvindur. Sólvindurinn er ekki jafnsterkur frį öllum svęšum kórónunnar. Žegar myndir af kórónunni eru skošašar sjįst langir geislar eša vęngir teygja sig śt ķ geiminn. Ętla mętti aš žarna vęru rafagnirnar aš streyma śt frį sólinni, en rannsóknir hafa sżnt aš svo er ekki. Ķ sólvęngjunum eru einmitt agnir sem ekki hafa komist śt vegna žess aš segulsvišiš hefur hindraš žaš. Efni hefur žvķ safnast žar fyrir og hitnaš. Žaš er ķ svęšunum žar sem rof myndast ķ kórónuna, sem sólvindurinn streymir frį sólu. Žar stefna segulsvišslķnurnar śt ķ geiminn, en sveigja ekki krappt aš sólinni aftur. Į röntgenmyndum sem teknar eru śti ķ geimnum sjįst žessar glufur greinilega. Žar er efni į śtleiš. Viš sjįum merki žessa sólvinds ķ halastjörnum, žvķ aš žaš er hann sem mótar halann og blęs honum ķ įtt frį sólu.
  

Halastjarna. Halinn sem žarna sést er rafgas, efni sem śtfjólublįtt sólarljós hefur rafaš (jónaš) og sólvindurinn žeytir ķ įtt frį sólu.

Žótt sólvindurinn frį kórónuglufunum sé ekki eins gustmikill og sį sem berst frį sólblossum og öšrum hamfarasvęšum sólar, veldur hann engu aš sķšur miklum truflunum žegar hann nęr til jaršar, og žęr truflanir standa oft lengur. Ķ bįšum tilvikum hefur segulsviš jaršar įhrif į rafagnirnar. Žaš myndar eins konar skjöld og bęgir žeim frį jöršu aš mestu leyti. Žaš er helst ķ nįmunda viš heimskautin, ķ noršurljósabeltunum, sem rafagnir komast inn ķ gufuhvolf jaršar fyrir flókiš samspil sólvindsins og segulsvišs jaršar.



Myndin sżnir hvernig segulsviš jaršar ver žaš fyrir sólvindinum. Hvķtu örvarnar sżna stefnu segulsvišsins frį sušurskauti jaršar til noršurskauts. Sjį nįnar hér.

3. Er heildargeislun sólar breytileg?
  

Žęr miklu breytingar į śtstreymi sólar sem ég hef rętt um, koma fram ķ rafögnum, śtfjólublįu ljósi, röntgengeislum og śtvarpsbylgjum. Öll žessi geislun nema śtvarpsbylgjurnar stöšvast aš mestu leyti ķ hįloftunum og veldur miklum breytingum žar. Hitt er meira vafamįl hvort žessi geislun hefur įhrif nešar ķ gufuhvolfinu žar sem vešur og vindar rįša.  Orkan er aš vķsu talsverš į mannlegan męlikvarša. Til dęmis myndu rafstraumarnir sem valda noršurljósum geta fullnęgt raforkužörf mannkynsins žį stundina ef hęgt vęri aš virkja žį. En ķ samanburši viš žį orku sem felst ķ venjulegu, stöšugu sólarljósi er žessi breytilega geislun varla umtalsverš.   

En er žetta venjulega sólarljós žį alveg stöšugt?   Aš sjįlfsögšu er mjög žżšingarmikiš aš fį svar viš žeirri spurningu hve miklar breytingar verši į heildargeislun sólar. Ef yfirboršshiti sólar, sem er nįlęgt 6000°, lękkaši, žó ekki vęri nema um 15°, myndi žaš nęgja til aš minnka žį geislun sem jöršin fęr frį sólu um 1%. Žaš myndi aftur valda lękkun į yfirboršshita jaršar um 1-2° sem aš margra dómi vęri meira en nóg til aš hrinda af staš nżrri ķsöld. Męlingar į heildargeislun sólar hafa veriš framkvęmdar ötullega frį sķšustu aldamótum, en žaš var ekki fyrr en unnt var aš koma męlitękjum fyrir ķ gervitunglum, ofan viš gufuhvolf jaršar, aš nęgileg nįkvęmni fékkst ķ žessar męlingar. Nišurstašan af męlingum undanfarinn įratug bendir til žess aš sveiflur séu ekki meiri en brot śr prósenti, en slķkt ętti lķtil įhrif aš hafa į į hitastig į jöršinni. Ašrir žęttir (t.d. koldķoxķšaukning ķ andrśmsloftinu) hafa mun meira aš segja.  Žeim mun undarlegra er žaš aš menn hafa žóst sjį sterk įhrif sólvirkni ķ margvķslegum sveiflum vešurfars į jöršinni. Lķtum ašeins nįnar į žaš mįl.

4. Langtķmasveiflur ķ sólblettum og tengsl žeirra viš fyrirbęri į jöršu  

Žeir sem fylgjast meš sólblettum verša žess fljótlega įskynja aš fjöldi žeirra breytist mjög mikiš og į sveiflubundinn hįtt. Sveiflan tekur aš mešaltali 11 įr, en tķminn er talsvert breytilegur, allt frį 7 upp ķ 17 įr. Sķšasta hįmark ķ sólblettum var įriš 1989, en nęsta hįmark žar į undan var 1979. Sumir hafa žóst sjį lengri sveiflur ķ sólblettum, en slķkt er umdeilt. Sólblettir eru ašeins eitt af mörgum merkjum um sólvirkni, sem fylgja sömu sveiflu.


 

Myndin sżnir fjölda sólbletta ķ rśmlega fimm sólsveiflur.
Blįa lķnan sżnir mįnašarmešaltöl. 

Truflanir į segulsviši jaršar, noršurljós og skyld fyrirbęri sżna greinileg merki žessarar sömu 11 įra sólblettasveiflu. Žessu tóku menn snemma eftir, og žótt żmsir vęru vantrśašir į sambandiš, efast enginn um žaš nś, enda fullnęgjandi skżring fengin. Hins vegar hafa menn žóst sjį żmis önnur spor sólblettasveiflunnar sem erfišara er aš śtskżra. Stjörnufręšingurinn William Herschel mun hafa veriš fyrstur til aš benda į aš verš į hveiti virtist breytast nokkurn veginn meš fjölda sólbletta. Žetta var įriš 1801. Hugmyndin var ekki meš öllu frįleit, žvķ aš hugsanlegt var aš sólblettir hefšu įhrif į vešurfar, sem aftur hefši įhrif į uppskeru og žar meš hveitiverš. Gallinn var bara sį, aš nokkru eftir aš Herschel benti į žetta, hęttu sveiflurnar aš fylgjast aš. En žetta var ašeins upphafiš aš endalausum tilraunum manna til aš finna samband milli sólbletta og fyrirbęra į jöršu nišri. Aš sjįlfsögšu hafa żmsir žęttir vešurfars veriš sérstaklega athugašir, śrkoma, hitastig, loftžrżstingur o.s.frv., en lęršar vķsindagreinar hafa lķka veriš skrifašar um ólķklegri tengsl eins og viš jaršskjįlfta, sveiflur ķ rjśpnastofninum į Ķslandi og fjölda hvķtabjarna sem veišist į Gręnlandi.

Af žeim greinum sé ég hef séš um dagana eru mér tvęr minnisstęšastar. Önnur fjallaši um samband į milli fjölda sólbletta og jaršskjįlfta ķ Sušur-Amerķku. Fullkomnari samsvörun tveggja lķnurita hef ég aldrei séš, en hvers vegna žaš gilti ašeins fyrir Sušur-Amerķku fékkst aldrei upplżst. Hitt var grein eftir ķtalskan prófessor. Prófessor žessi hafši tekiš eftir žvķ aš tiltekiš efni sem hann var aš fįst viš ķ rannsóknarstofu sinni, bismśt-oxyklórķš, hafši mismikla tilhneigingu til aš mynda śtfellingu ķ tilraunaglasi, allt eftir žvķ hve mikiš var um sólbletti. Vandamįliš viš slķkar kenningar er žaš aš finna sennilegt orsakasamband. Mešan engin skżring finnst, veršur aš taka kenningunum meš miklum fyrirvara.

Mér dettur ķ hug gamansaga sem höfš var eftir bandarķska stjörnufręšingnum Carl Sagan. Hann hafši setiš rįšstefnu žar sem einn fyrirlesarinn hélt žvķ fram ķ fyllstu alvöru, aš öll helstu vķsindaafrek mannkynssögunar hefšu veriš unnin žegar sólblettir voru ķ hįmarki. Newton, Darwin og Einstein voru allir nefndir ķ žessu sambandi. Rśssneski stjörnufręšingurinn Shkovskii, sem sat viš hliš Sagans, hallaši sér aš honum og sagši stundarhįtt: "En žessi kenning kemur samt fram žegar sólblettir eru ķ lįgmarki!".               

Žessi skortur į višunandi skżringum, og žaš aš sumar kenningarnar um fylgni viš sólbletti hafa ekki stašist nįnari athugun, hefur leitt til žess, aš margir hafa nįnast afskrifaš žetta rannsóknarsviš sem eins konar hjįvķsindi. Hins vegar er skylt aš geta žess aš żmsir virtir vķsindamenn hafa lagt skerf til žessara rannsókna, og sumar af nišurstöšum sķšustu įra eru athyglisveršar og ekki rétt aš fleygja žeim strax ķ rusliš.              

Sem dęmi um nišurstöšur sem ekki hafa veriš vefengdar mį nefna, aš greinileg fylgni hefur komiš ķ ljós milli sólvirkni og lęgšamyndunar viš Aleśteyjar. Lęgširnar hafa tilhneigingu til aš verša krappari ķ kjölfar segulstorma. Žį viršast athuganir į śrkomu į mismunandi breiddargrįšum sķšustu öldina sżna samband viš sólbletti į žann hįtt aš śrkomubelti fęrist til, noršur eša sušur. Nokkur fylgni viršist vera milli sólblossa og tķšni eldinga į sumum svęšum. Fjöldi sólbletta er ekki eini męlikvaršinn į žaš hvernig sólin hagar sér, og nżlega hafa danskir vķsindamenn žóst finna samband milli lengdar sólblettaskeišanna og vešurfars į noršurhveli jaršar. Mešal gagna um vešurfar notušu žeir frįsagnir um hafķs viš Ķsland sķšan 1740. Žeir komust aš žeirri nišurstöšu aš vešurfar vęri hlżrra žegar sólblettaskeišin vęru stutt.  

Sérkennilegt er, aš ķ mörgum gögnum kemur fram 22 įra sveifla ķ staš 11 įra sveiflu. Nś er žaš svo, ef tekiš er tillit til segulstefnu sólbletta, aš sólblettaskeišiš allt er ķ rauninni 22 įr fremur en 11, ķ žeim skilningi aš žaš er ekki fyrr en eftir 22 įr aš segulstefnan er oršin sś sama og hśn var ķ upphafi, en hvernig žetta gęti skipt mįli hér į jöršinni er öllum óskiljanlegt. Žessi 22 įra sveifla kemur m.a. fram žegar athuguš eru žurrkatķmabil ķ mišrķkjum Bandarķkjanna, og hana viršist einnig aš finna ķ magni tvķvetnis ķ trjįm ein žśsund įr aftur ķ tķmann, en tališ er aš hitastig rįši tvķvetnismagninu. Öll žessi fyrirbęri og fleiri eru bundin viš tiltekin svęši. Žaš merkilega viš 22 įra sveifluna ķ trjįnum er aš hśn er miklu reglulegri en sólblettasveiflan. Žetta er ķ sjįlfu sér grunsamlegt: ef orsakanna er aš leita į sólinni, hvķ skyldu afleišingarnar koma skżrar fram og reglulegar į jöršinni? Sumir vķsindamenn hafa tślkaš žetta svo, aš jöršin sé undir beinum įhrifum af einhverju sem gerist langt undir yfirborši sólar, en žaš viršist hępin skżring.  

Sem dęmi um žaš hve hęttulegt žaš getur veriš aš draga skjótar įlyktanir ķ žessum efnum eru rannsóknir jaršfręšingsins George Williams sem birtust į įrunum 1981-1985. Williams rannsakaši forn setlög ķ Įstralķu, frį for-Kambrium tķma fyrir 670 milljónum įra. Setlögin sżndu, aš žvķ er virtist, greinilega 11 įra sveiflu. Ekki nóg meš žaš. Nįnari athugun leiddi ķ ljós 22 įra sveiflu lķka. Žetta taldi Williams og margir ašrir sönnun žess aš sólin hefši hegšaš sér svipaš fyrir 670 milljón įrum og hśn geri nś. Aš vķsu žótti dįlķtiš dularfullt aš žetta skyldi sjįst svona greinilega ķ setlögum; slķkt gerist tęplega į vorum dögum. En žaš var śtskżrt meš žeim hętti, aš gufuhvolf jaršar hefši veriš allt öšru vķsi į žessum tķma, engar plöntur, ekkert sśrefni, ekkert ósonlag til aš stöšva śtfjólublįa geisla. Einnig kynni segulsviš jaršar aš hafa veriš mun veikara og veitt minni vörn gegn rafögnum. Sem sagt, žaš var ekkert mįl aš skżra žetta.

     

Žverskuršur af įströlsku setlögunum

En svo kom heldur betur bakslag ķ seglin. Įriš 1988 skrifaši Williams nżja grein og dró til baka allar fyrri nišurstöšur. Hann hafši žį įttaš sig į žvķ, aš setlögin endurspeglušu sveiflur ķ sjįvarföllum žegar umferšartķmi tungls um jöršu og lengd dagsins höfšu veriš önnur en nś. Gögnin voru enn hin merkilegustu, en ķ staš žess aš veita upplżsingar um sólina voru žau oršin vitnisburšur um möndulsnśning jaršar og brautargöngu tungls.   

En žótt rannsóknir Williams segi okkur ekkert um sólvirkni fyrir milljónum įra, er ešlilegt aš spurt sé hvort langtķmabreytingar eigi sér staš. Kenningar um slķkt eru nś mjög til umręšu, en žęr eru ekki nżjar af nįlinni. Skömmu fyrir sķšustu aldamót benti žżski stjörnufręšingurinn  Spörer į žaš, aš eftir bestu heimildum aš dęma virtist sólin hafa veriš nįnast laus viš sólbletti ķ 70 įr frį 1645 til 1715. Žetta žótti mönnum ótrślegt, en ensku stjörnufręšingarnir, hjónin Walter Maunder og kona hans Annie Maunder, stašfestu žetta meš eigin rannsóknum į mörgum heimildum. Žau komust lķka aš žvķ aš noršurljós höfšu veriš mjög sjaldséš į žessu tķmabili. Žetta blettasnauša tķmabil er nefnt Maunder skeišiš. Sķšar kom ķ ljós, aš žetta tķmabil hafši veriš óvenju kalt vķša į noršurhveli og hefur veriš kallaš litla ķsöldin. Sumir töldu  žetta greinilega vķsbendingu um įhrif sólvirkni, en ašrir voru fullir efasemda og bentu į aš eldgos į žessum tķma vęru lķklegri skżring. Litla ķsöldin viršist ekki hafa nįš til Ķslands ef marka mį rannsóknir į ķskjörnum śr Gręnlandsjökli, en žar hefur reynst mögulegt aš rekja hitastig žśsundir įra aftur ķ tķmann meš rannsóknum į sśrefnissamsętum ķ ķskjörnum.  Męlingar į samsętum ķ botnlögum hafanna hafa veitt hlišstęša mynd. Annaš en skemmra tķmabil lęgšar ķ sólblettum stóš frį 1790 til 1830 eša žar um bil. Žaš er kennt viš enska vešurfręšinginn John Dalton sem fyrstur vakti athygli į žvķ. Į žvķ tķmabili var hitastig į jöršinni lķka óvenju lįgt, en mikil eldgos eru talin sennileg skżring į žvķ.   
 
 

Lķnuritiš sżnir fjölda sólbletta svo langt aftur sem athuganir nį.

Rannsóknir į trjįm hafa reyndar gert žaš kleift aš kanna sólvirkni langt aftur ķ tķmann. Helsta ašferšin er sś aš męla magn af geislavirku kolefni, kolefni 14, ķ įrhringjunum (beryllium 10 hefur lķka veriš notaš) Žetta geislavirka kolefni myndast ķ andrśmsloftinu fyrir įhrif geimgeisla. Žegar mikiš er um sólvirkni dregur śr geimgeislum, žvķ aš sólvindurinn og žaš segulsviš sem hann ber meš sér skżlir jöršinni aš nokkru leyti fyrir žessum orkumiklu ögnum sem koma utan śr himingeimnum. Geislavirka kolefniš sem trén hafa fengiš śr andrśmsloftinu er žvķ męlikvarši į sólvirknina į hverjum tķma, aš tališ er. Meš męlingum af žessu tagi hefur tekist aš kanna sólvirkni meira en 9000 įr aftur ķ tķmann. Lįgmarkiš į Maundertķmanum kemur glöggt fram ķ trjįnum, og einnig fjölmörg eldri skeiš, hlišstęš. Eins žykjast menn sjį lengri sveiflu, 420 įr, ķ sólblettunum yfir žetta langa tķmabil.               

Nś hafa menn sem sagt ķ höndunum upplżsingar um sólvirkni og hitafar į jöršu mörg žśsund įr aftur ķ tķmann. En nįkvęmur samanburšur į žessum gögnum hefur ekki leitt ķ ljós neitt langtķmasamband į milli žessara žįtta. Litla ķsöldin į Maundertķmabilinu viršist hafa veriš fremur  stašbundiš fyrirbęri.  

En ef svo skyldi fara aš eitthvert samband sólbletta og vešurfars yrši endanlega stašfest, t.d. lęgšamyndun eša śrkomubreytingar, meš hvaša hętti gęti sólvirknin haft žessi įhrif?  Ef sólvirknin hefur įhrif į vešurfar er žaš sennilega eitthvaš annaš en bein varmaįhrif sem mįli skipta. Til žess eru žau allt of lķtil. Ein tilgįta, sem į nokkru fylgi aš fagna, er sś aš sólblossar og sólvindur hafi įhrif į rafsviš ķ gufuhvolfinu og žar meš į žrumuskż og žrumuvešur sem eru snar žįttur ķ vešurfari vķša um heim.  Sumir vķsindamenn telja sig hafa fundiš samband milli sólblossa og tķšni eldinga eins og fyrr er sagt, svo aš hugmyndin er ekki meš öllu frįleit. En sönnuš er hśn ekki.

5. Ķsaldir  

Hingaš til hef ég ašeins rętt um vešurfarssveiflur sķšustu įržśsundin. En hvaš um stęrri sveiflur, lengra aftur ķ tķmanum, ķsaldirnar fręgu. Hefšu žęr ekki getaš orsakast af breytingum į śtgeislun sólar? Langt er sķšan slķk tilgįta var sett fram, en vandinn er aš sanna hana. Geislunin sem jöršin fęr frį sólinni getur breyst žótt sólin sjįlf breytist ekki. Munurinn į sumri og vetri į hverjum staš stafar ekki af žvķ aš sólin sé aš hitna og kólna į vķxl, heldur af žvķ aš jöršin hallar żmist noršurskauti eša sušurskauti aš sól į įrgöngu sinni um sólina. Heildargeislunin sem į jöršina fellur er ekki heldur jöfn yfir įriš, žvķ aš braut jaršar um sólu er ekki alveg hringlaga. Žótt munurinn sé ekki mikill, fęr jöršin žó um 7% meiri geislun frį sól žegar hśn er ķ sólnįnd heldur en žegar hśn er ķ sólfirš. Og fyrir vešurfariš į hverjum staš skiptir mįli hvenęr įrsins žetta gerist. Jöršin er nęst sólu ķ byrjun janśar, žegar vetur er į noršurhvelinu, en fjęrst sólu ķ jślķ, og ętti žetta aš draga śr įrstķšasveiflum vešurfarsins. En žetta hefur ekki alltaf veriš svo, žvķ aš braut jaršar breytist meš tķmanum og einnig möndulhallinn sem veldur įrstķšaskiptunum. Žannig geta komiš fram langtķmasveiflur sem hafa įhrif į vešurfar.  

Sį sem fyrstur varš til aš reikna śt įhrif žessara breytinga ķ smįatrišum var Jśgóslavinn Milutin Milankovic, og birti hann nišurstöšur sķnar į įrunum 1920 og 1930. Śtreikningar hans hafa sķšan veriš endurteknir og stašfestir ķ meginatrišum. Samkvęmt žeim ęttu aš koma fram vešurfarsbreytingar meš sveiflutķma 100 žśsund įr vegna breytinga į mišskekkju jaršbrautarinnar (0,5% til 6%, nś 1,7%). Önnur sveifla, 40 žśsund įr, ętti aš koma fram vegna sveiflu ķ halla jaršmöndulsins (22,0 -24,5), og loks sveifla meš tvo toppa viš 19 og 23 žśsund įr vegna pólveltu jaršar sem hefur įhrif į žaš hvenęr įrsins sól er nęst jörš.  

Žaš var ekki fyrr en į 8. įratug žessarar aldar aš hęgt var aš sannprófa kenningu Milankovic. Žį lįgu fyrir upplżsingar um hitastig į fyrri öldum samkvęmt męlingum į sśrefnissamsętum eins og fyrr var greint. Žannig fékkst endanlega stašfest aš allar žęr sveiflur sem Milankovic hafši spįš komu greinilega fram ķ hitasveiflum į ķsaldarskeišunum sķšustu 500 žśsund įrin. Stęrsta sveiflan er 100 žśsund įra sveiflan, enda hafa ķsaldirnar komiš nokkurn veginn meš žvķ millibili sķšustu milljón įrin eša svo. Eins og fyrr segir stafar žessi sveifla af hęgfara breytingu į mišskekkju brautar jaršar um sólu. Sem stendur erum viš ķ hlżindaskeiši milli ķsalda.  

En kenning Milankovic svarar žvķ ekki hvers vegna ķsaldirnar hófust fyrir um žaš bil milljón įrum eša. Fyrir žann tķma rķkti yfirleitt hlżvišri į jöršinni, žótt merki séu um ķsöld fyrir 300 milljón įrum (Kol-Perm), ašra fyrir 450 milljón įrum (Ordovicium) og e.t.v. žį žrišju fyrir 700 milljón įrum (for-Kambrķum). Ķsaldirnar eru sjaldgęf fyrirbęri ķ sögu jaršar, og žęr hafa ekki veriš skżršar. Breytingar į andrśmslofti jaršar geta haft mikil įhrif į loftslag, eins og umręšan um gróšurhśsaįhrifin hefur undirstrikaš. Viš vitum t.d. aš koldķoxķš ķ andrśmlofti hefur aukist um 15% į sķšustu öld og kann aš tvöfaldast į žeirri nęstu. Hitahękkun af žessum sökum kann aš verša 2-3°, sem myndi hafa grķšarleg įhrif aš flestra mati. En hvaš um koldķoxķš ķ andrśmslofti fyrir milljónum įra? Reynt hefur veriš aš kanna žetta meš męlingum į kolefnissamsętum ķ fornu bergi. Nišurstöšur sem birtar hafa veriš sżna įberandi lįgmark fyrir um 300 milljón įrum, en žį var einmitt mesta ķsöld į žvķ tķmabili sem žessar męlingar nį til. Athyglisvert er, aš samkvęmt męlingunum hefur koldķoxķš ķ andrśmsloftinu veriš langtum meira en žaš er nś yfir mestallt tķmatal jaršsögunnar frį žvķ fyrir 500 milljón įrum. Žaš er žvķ engu lķkara en koldķoxķš sé ķ sérstöku lįgmarki nś, og mį segja aš žaš samręmist žeirri skošun, aš žvķ tķmabili ķsalda sem hófst fyrir milljón įrum sé enn ekki lokiš žótt nś sem stendur sé hlżvišraskeiš. Meš öšrum oršum, žaš er ekki vķst aš viš žurfum aš leita til sólarinnar um skżringu į ķsöldunum.  

En hefur žį sólin ekkert breyst, og mun hśn ekkert breytast ķ framtķšinni? Til žess aš svara žessu veršum viš aš huga aš orkubśskap sólar og innri gerš hennar.


6. Orkubśskapur sólar
  

Stjörnufręšingar telja sig hafa allgóša vissu fyrir žvķ, aš orkuframleišsla sólar fari fram ķ kjarna hennar sem nęr į aš giska 1/4 af leišinni frį mišju aš yfirborši. Hitinn er nįlęgt 15 milljón stigum og žrżstingurinn gķfurlegur. Žótt sólin sé öll loftkennd er efniš ķ mišjunni 15 sinnum žéttara ķ sér en blż. Viš žessar ašstęšur ummyndast vetni ķ helķn og viš samrunann veršur efni aš orku. Į hverri sekśndu verša 5 milljón tonn af efni aš orku.


 

Išur sólar. Frį kjarnanum berst orkan meš geislun um geislahvolfiš og sķšan meš išustraumum um išuhvolfiš. Ljóshvolfiš er žaš yfirborš sem viš sjįum, um 5500 stiga heitt.

Ef viš gętum horft beint inn ķ kjarna sólar myndi hann sżnast 20 milljón sinnum bjartari en yfirboršiš. Orkan sem myndast ķ kjarnanum veršur til ķ mynd gammageisla sem breytast sķšan ķ röntgengeisla. Žótt reynsla okkar af röntgengeislum sé sś aš žeir eigi aušvelt meš aš komast gegnum efni, er efnisžéttan ķ sólarmišju slķk aš žeir komast varla nema 1 millimetra įn žess aš stöšvast. Efniš sem stöšvar žį, geislar žeim sķšan ķ einhverja ašra įtt. Smįm saman žokast geislunin utar ķ sólina, en žaš tekur aš mešaltali 20 milljón įr fyrir geislunina aš nį yfirborši. Į leiš sinni gegnum  kaldari lög breytist geislunin śr röntgengeislun ķ śtfjólublįa geislun og loks ķ venjulegt sżnilegt ljós. Śtreikningar benda til žess  aš jafnvęgi rķki ķ kjarna sólar. Samruninn ķ kjarnanum er aš vķsu mjög hįšur hita; ašeins 10% hękkun hitans myndi tvöfalda orkuframleišsluna. Žaš sem višheldur jafnvęginu er aš hiti orsakar śtženslu sólar sem aftur veldur kólnun. Samkvęmt śtreikningum ętti žetta jafnvęgi aš vera mjög stöšugt.    

En hversu įreišanlegir eru žessir śtreikningar? Er vķst aš orkuframleišslan fari fram meš žeim hętti sem stjörnufręšingar segja? Žaš vęri óneitanlega mikill kostur aš geta skyggnst beint inn ķ kjarna sólar til aš ganga śr skugga um žetta. Žótt ótrślegt sé, er žetta mögulegt ķ vissum skilningi. Kenningarnar segja okkur aš viš samruna frumeinda ķ kjarna sólar fari brot af orkunni ķ aš mynda mjög sérkennilegar eindir, svonefndar fiseindir, sem eru nįnast ósżnilegar og ósnertanlegar - eins konar draugeindir sem geta smogiš gegnum hvaš sem er. Til aš stöšva fiseind žyrfti aš jafnaši mörg ljósįr af blżi. Eftir aš žęr myndast ķ kjarna sólar fara žęr meš ljóshraša til yfirboršsins į 2 sekśndum, og eftir 8 mķnśtur eru žęr komnar til jaršar. Fiseindirnar eru gķfurlega margar; reiknaš hefur veriš śt aš nęrri 70 milljaršar fari gegnum hvern fersentimetra jaršar į hverri sekśndu įn žess aš nokkur verši var viš žaš. En af mikilli hugvitsemi hefur vķsindamönnum tekist aš finna upp tęki til aš snara eina og eina fiseind. Til žess žarf stóra geyma sem fylltir eru af vökva og komiš er fyrir ķ djśpum nįmum nešanjaršar til aš foršast truflun frį annars konar geislun.  Meš öšrum oršum, til aš kanna kjarna sólar fara menn meš tęki sķn langt undir yfirborš jaršar.   

Fyrstu nišurstöšur gįfu til kynna, aš sólin framleiddi mun fęrri fiseindir en kenningarnar sögšu til um, varla meira en žrišjung. Žetta gat tįknaš aš hitinn ķ kjarnanum vęri minni en tališ hafši veriš, og sumir gengu svo langt aš stinga upp į aš orkuframleišslan ķ kjarnanum vęri ķ tķmabundnu lįgmarki.  Bent var į, aš vegna žess hve geislunin er lengi į leišinni frį kjarna sólar śt aš yfirborši, gęti lišiš langur tķmi žar til viš sęjum žess merki į yfirboršinu aš eitthvaš hefši dregiš śr kyndingunni. En žetta gekk žvert į višteknar kenningar um jafnvęgiš ķ kjarna sólar, og menn sįu enga fręšilega lausn į žeim vanda. Žess vegna lögšu menn kapp į aš endurtaka fiseindamęlingarnar meš żmsum tilbrigšum. Sķšustu nišurstöšur žessara męlinga benda til žess aš fiseindaskorturinn stafi af hegšun fiseindanna eftir aš žęr myndast ķ kjarna sólarinnar. Til eru mismundandi afbrigši fiseinda sem ekki verša męld meš sömu tękjum. Svo viršist sem fiseindirnar geti brugšiš sér hver ķ annarrar lķki og villt žannig um fyrir vķsindamönnum. Žetta er aš minnsta kosti rķkjandi skošun žessa stundina. Męlingar į fiseindum frį sólinni gefa žvķ ekki įstęšu til aš ętla aš marktękar sveiflur verši ķ orkuframleišslu sólar.   

Į sķšustu įrum hefur komiš fram nż ašferš til aš kanna innri gerš sólar.   Nįkvęmar męlingar hafa leitt til žeirrar óvęntu nišurstöšu, aš sólin skelfur, yfirborš hennar rķs og hnķgur į kerfisbundinn hįtt, og eftir yfirboršinu fara bylgjur meš margvķslegri tķšni. Rannsóknir į sólskjįlftum - sólskjįlftafręši - eru nś žegar oršnar sérstök fręšigrein. Meš henni hafa menn oršiš margs vķsari um innri gerš sólar, t.d. um snśningshraša žar og hve djśpt išustraumar nįi. Enn hefur žó ekkert komiš fram sem bendi til žess aš vķsindamenn žurfi aš endurskoša hugmyndir sķnar um orkubśskap eša stöšugleika sólarinnar.


7. Žróun sólar
  

Viš höfum sem sagt komist aš žeirri nišurstöšu, aš žrįtt fyrir alla sólbletti og ašra sólvirkni sé sólin ķ bżsna góšu jafnvęgi žessa stundina, svo aš til fyrirmyndar megi teljast. Žar meš er ekki sagt aš žetta jafnvęgi haldist til eilķfšar. Žvert į móti leiša helstu kenningar um žróun sólstjarna til žeirrar eindregnu nišurstöšu aš žróun eigi sér staš žótt hęgt fari.   

Aldur sólar er talinn 5 milljaršar įra, en žaš er sį tķmi sem lišinn er sķšan sólin žéttist og fór aš skķna sem stjarna. Allar lķkur eru til aš sólin hafi ķ öndveršu snśist hrašar og sżnt miklu meiri virkni į yfirborši. Vegna sólvindsins hefur hśn smįm saman hęgt į snśningi sķnum. Jafnframt hefur hśn  žanist lķtillega śt, og birta hennar aukist um ein 40%. Mest af žessum breytingum hefur gerst fyrir daga lķfs į jöršinni. En af žessu leišir samt aš ķ įrdaga lķfs hafi sólin fengiš mun minni yl frį jöršu en nś er. Reiknaš hefur veriš śt, aš hitastig viš yfirborš jaršar hafi žį hvergi veriš mikiš yfir frostmarki vatns. Žó ber aš hafa hugfast aš margir žęttir ašrir en sólgeislunin geta haft įhrif į hitastig į jöršu, s.s. samsetning andrśmsloftsins, afstaša landsvęša til hafsvęša, o.s.frv.

Sem stendur eru breytingar į sólinni mjög hęgar, en hśn mun žó halda įfram į sömu braut. Eftir žvķ sem hęgir į snśningnum, dregur vęntanlega śr yfirboršsvirkni sem tengist segulsvišinu, og įhrif slķkra umbrota į jöršina minnka. Meira mįli skiptir aš sólin mun halda įfram aš auka birtu sķna jafnt og žétt eftir žvķ sem gengur į vetnisforšann ķ kjarnanum og hęrri hita žarf til aš halda uppi žrżstingi žar. Eftir 1 milljarš įra mun sólin verša um 10% bjartari en nś, meš stórfelldum afleišingum fyrir loftslag į jöršinni. Eftir 5 milljarša įra veršur sólin oršin tvöfalt bjartari en nś og 40% stęrri aš žvermįli. Žį veršur vetniš nęr uppuriš ķ kjarnanum og orkuframleišslan fęrist utar. Sólin fer ženjast śt og žróast yfir ķ rauša risastjörnu. Į endanum mun hśn gleypa innstu reikistjörnuna, Merkśrķus og spanna yfir drjśgan hluta af himninum frį jöršinni séš. Sólarhitinn mun žį bręša bergiš į yfirborši jaršar. Hitinn ķ išrum sólar mun halda įfram aš hękka uns aš žvķ kemur aš helķn tekur viš af vetni sem orkugjafi og myndar kolefni og sśrefni viš samruna. Viš žaš leysist mikil orka snögglega śr lęšingi og sólin žeytir talsveršum hluta af efni sķnu śt śt ķ geiminn. Meira efni missir hśn sķšar ķ afar sterkum sólvindi žar til į endanum er ekkert eftir nema samanrekinn kjarni, óskaplega žéttur ķ sér. Sólin er žį oršin hvķt dvergstjarna, įžekk jöršinni aš stęrš žótt efnismagniš verši um helmingur žess sem nś er ķ sólinni. Hve langt veršur žangaš til er erfitt aš segja meš fullri vissu, en 10 milljaršar įra eru sennilega ekki fjarri lagi. Į brunninni jörš veršur žį enginn til aš sjį žessa furšulegu dvergsól sem veršur skķnandi hvķt, en ljósmagniš veršur ašeins žśsundasti hluti af žvķ sem nś er. Žessari stęrš mun sólin halda mešan hśn kulnar smįtt og smįtt og skilur loks jöršina og ašrar reikistjörnur eftir ķ myrkrinu.


Myndin gefur hugmynd um stęršarhlutföll ķ žróunarsögu sólar

Nokkra fróšleiksmola til višbótar er aš finna hér.

Ž.S. 17.4. 2016

Forsķša