Das Magnetfeld der Sonne Das Magnetfeld der Sonne und die globale Erwärmung:
und die globale Erwärmung:
Steuert die Sonne das Erdklima ? Steuert die Sonne das Erdklima ?
Manfred
Manfred Schüssler Schüssler Max-Planck-
Max-Planck-Institut für AeronomieInstitut für Aeronomie Katlenburg
Katlenburg-Lindau-Lindau
Planetarium Stuttgart Planetarium Stuttgart
Astronomisches Seminar Astronomisches Seminar
14. Dezember 2001 14. Dezember 2001
Die Sonnenstrahlung als Wärmequelle Die Sonnenstrahlung als Wärmequelle treibt Winde und Meeres-Strömungen treibt Winde und Meeres-Strömungen
Die Sonne als “Klima-Maschine”
Die Sonne als “Klima-Maschine”
■■
Tag und Nacht Tag und Nacht
■■
Jahreszeiten Jahreszeiten
■■
Langfristige Variationen: Langfristige Variationen:
Erdbahn, Neigung der Erdachse Erdbahn, Neigung der Erdachse
Zeitliche Veränderung der Zeitliche Veränderung der
einfallenden Sonnenstrahlung
einfallenden Sonnenstrahlung
Globale Erwärmung Globale Erwärmung
1940 1903 1924
1956
Hintereisferner-Gletscher (Österrreich)
Die globale Erwärmung...
Die globale Erwärmung...
Globale Temperatur Globale Temperatur
...und der Anstieg von CO ...und der Anstieg von CO 2 2
Im letzten Jahrhundert ist die mittlere Temperatur um Im letzten Jahrhundert ist die mittlere Temperatur um etwa 0.6
etwa 0.6O O C gestiegen, der COC gestiegen, der CO2 2 - Gehalt um etwa 30%.- Gehalt um etwa 30%.
CO2-Gehalt (ppm) der Atmosphäre
… und in der Zukunft ?
… und in der Zukunft ?
Prognose auf der Basis von Klimamodellen Prognose auf der Basis von Klimamodellen
Der Treibhauseffekt
Der Treibhauseffekt
Energiebilanz 1:
Energiebilanz 1: ohne Atmosphäre ohne Atmosphäre
Energiebilanz 2:
Energiebilanz 2: mit Atmosphäre, mit Atmosphäre,
ohne Treibhausgase
ohne Treibhausgase
Energiebilanz 3:
Energiebilanz 3: mit Treibhausgasen mit Treibhausgasen
nicht ausgeglichen
nicht ausgeglichen
Energiebilanz 4:
Energiebilanz 4: mit Treibhausgasen mit Treibhausgasen
Gleichgewichtsrechnung
Gleichgewichtsrechnung
Energiebilanz 5:
Energiebilanz 5: ausgeglichen ausgeglichen
Das komplexe Klimasystem
Das komplexe Klimasystem
Zweifel am Treibhauseffekt ? Zweifel am Treibhauseffekt ?
. . . . . .
Klimaschwankungen in der Klimaschwankungen in der
“jüngeren” Vergangenheit
“jüngeren” Vergangenheit
■■
Die Sonne ist ein “aktiver” Stern! Die Sonne ist ein “aktiver” Stern!
Ist die Sonne selbst veränderlich?
Ist die Sonne selbst veränderlich?
Sonnenflecken Sonnenflecken
Eine große Sonnenfleckengruppe Eine große Sonnenfleckengruppe
Was sind Sonnenflecken ? Was sind Sonnenflecken ?
Rauchwolken ? Löcher ?
Wirbelstürme ?
Das Spektrum des Sonnenlichts
Das Spektrum des Sonnenlichts
Sonnenflecken sind magnetisch Sonnenflecken sind magnetisch
Durch das Magnetfeld Durch das Magnetfeld aufgespaltene Spektrallinie aufgespaltene Spektrallinie Sonnenfleck mit Spektrographenspalt
Sonnenfleck mit Spektrographenspalt
Der Aufbau der die Sonne
Der Aufbau der die Sonne
Granulation und Sonnenfleck
Granulation und Sonnenfleck
Die Sonne ist magnetisch Die Sonne ist magnetisch
Magnetische Karte der Sonne
Magnetische Karte der Sonne Magnetfelder auf der Magnetfelder auf der rotierenden Sonne rotierenden Sonne
Heißes Gas zeichnet Feldlinien nach...
Heißes Gas zeichnet Feldlinien nach...
Wo kommt die Magnetfelder her ?
Wo kommt die Magnetfelder her ?
Die veränderliche Sonne Die veränderliche Sonne
Die Aktivität der Die Aktivität der Sonne schwankt Sonne schwankt in einem etwa in einem etwa 11-jährigen 11-jährigen Rhythmus Rhythmus
Maximum Maximum Maximum
Maximum
Minimum Minimum
Der 11-jährige Sonnenzyklus Der 11-jährige Sonnenzyklus
Die Aktivität der Sonne schwankt in einem Rhythmus Die Aktivität der Sonne schwankt in einem Rhythmus von etwa 11 Jahren. Längerfristige Variationen sind von etwa 11 Jahren. Längerfristige Variationen sind diesem Zyklus überlagert.
diesem Zyklus überlagert.
“Maunder-Minimum”
“Maunder-Minimum” “Dalton-Minimum”“Dalton-Minimum”
Die “kleine Eiszeit” im 17. Jh.
Die “kleine Eiszeit” im 17. Jh.
Die niederländischen Maler schufen Die niederländischen Maler schufen
ihre berühmten “Winterbilder”.
ihre berühmten “Winterbilder”.
Die “kleine Eiszeit” im 17. Jh.
Die “kleine Eiszeit” im 17. Jh.
Auf der zugefrorenen Themse wurden Märkte abgehalten Auf der zugefrorenen Themse wurden Märkte abgehalten
Der Sonnenzyklus und...
Der Sonnenzyklus und...
•• 1843: Samuel Heinrich Schwabe 1843: Samuel Heinrich Schwabe
entdeckt den 11-jährigen Sonnenzyklus entdeckt den 11-jährigen Sonnenzyklus
•• In der Folge werden alle möglichen In der Folge werden alle möglichen “Zusammenhänge” gefunden...
“Zusammenhänge” gefunden...
Der Wasserstand des Victoria-Sees Der Wasserstand des Victoria-Sees
Sonnenflecken Sonnenflecken
Pegelstand Pegelstand
11-jähriger Zyklus und Klima ? 11-jähriger Zyklus und Klima ?
•• Kein eindeutiger Zusammenhang Kein eindeutiger Zusammenhang
•• Korrelationen kommen und gehen Korrelationen kommen und gehen
•• Vorzeichen wechseln örtlich und zeitlich Vorzeichen wechseln örtlich und zeitlich
Sonnenflecken Sonnenflecken
Pegelstand Pegelstand
Zykluslänge und Temperatur Zykluslänge und Temperatur
Zykluslänge
Landtemperatur
11-jähriger Zyklus und Klima ? 11-jähriger Zyklus und Klima ?
•• Kein eindeutiger Zusammenhang Kein eindeutiger Zusammenhang
•• Korrelationen kommen und gehen Korrelationen kommen und gehen
•• Vorzeichen wechseln örtlich und zeitlich Vorzeichen wechseln örtlich und zeitlich
•• Aber: Deutlicher Zusammenhang in derAber: Deutlicher Zusammenhang in der
oberen Atmosphäre (Stratosphäre und darüber) oberen Atmosphäre (Stratosphäre und darüber)
Sonnenflecken Sonnenflecken
Pegelstand Pegelstand
Physikalische Mechanismen ? Physikalische Mechanismen ?
■■
Schwankung der UV-Strahlung Schwankung der UV-Strahlung
Die veränderliche Sonne Die veränderliche Sonne
Die Aktivität der Die Aktivität der Sonne schwankt Sonne schwankt in einem etwa in einem etwa 11-jährigen 11-jährigen Rhythmus Rhythmus
Maximum Maximum Maximum
Maximum
Minimum Minimum Röntgenstrahlung
Röntgenstrahlung
Die kurzwellige Die kurzwellige Strahlung der Strahlung der
Sonne schwankt Sonne schwankt im Zyklus stark:
im Zyklus stark:
vom Faktor 2 vom Faktor 2
im UV (<100 nm) im UV (<100 nm) bis Faktor 100
bis Faktor 100
im Röntgengebiet.
im Röntgengebiet.
Die Erdatmosphäre “atmet”
Die Erdatmosphäre “atmet”
Die Temperatur und die Die Temperatur und die
Höhe der äusseren Schichten Höhe der äusseren Schichten
der Atmosphäre schwanken der Atmosphäre schwanken im Takt des Sonnenzyklus.
im Takt des Sonnenzyklus.
Sonnenaktivität Sonnenaktivität
30-hPa-Höhe 30-hPa-Höhe
Die Ausdehnung der Erdatmosphäre Die Ausdehnung der Erdatmosphäre
durch verstärkte Sonnenaktivität durch verstärkte Sonnenaktivität
führte 1979 zum (unkontrollierten!) führte 1979 zum (unkontrollierten!)
Absturz des Weltraumlabors “Skylab”.
Absturz des Weltraumlabors “Skylab”.
Die Erdatmosphäre “atmet”
Die Erdatmosphäre “atmet”
•• verstärkte Aktivität verstärkte Aktivität der Sonne
der Sonne
•• mehr UV-Strahlung mehr UV-Strahlung
•• Temperaturanstieg Temperaturanstieg in der Stratosphäre in der Stratosphäre
•• Veränderung von Veränderung von Luftströmungen Luftströmungen
(Hadley-Zirkulation) (Hadley-Zirkulation)
Klima-Effekt?Klima-Effekt?
Die Höhe der Stratosphäre schwankt im Takt Die Höhe der Stratosphäre schwankt im Takt des Sonnenzyklus (Karin Labitzke, FU Berlin) des Sonnenzyklus (Karin Labitzke, FU Berlin)
Sonnenaktivität Sonnenaktivität
30-hPa-Höhe 30-hPa-Höhe
Physikalische Mechanismen ? Physikalische Mechanismen ?
■■
Schwankung der UV-Strahlung Schwankung der UV-Strahlung
■■
Variation der Gesamtstrahlung Variation der Gesamtstrahlung
Die “Solarkonstante” schwankt!
Die “Solarkonstante” schwankt!
Die Gesamtstrahlung der Sonne variiert Die Gesamtstrahlung der Sonne variiert
um etwa 0.1% im Takt des Aktivitätszyklus!
um etwa 0.1% im Takt des Aktivitätszyklus!
Einfluss der Sonnenflecken Einfluss der Sonnenflecken
Die Sonne wird dunkler, wenn sie Flecken hat Die Sonne wird dunkler, wenn sie Flecken hat
Warum ist die Sonne heller, wenn sie Warum ist die Sonne heller, wenn sie
mehr dunkle Sonnenflecken hat ? mehr dunkle Sonnenflecken hat ?
Sonnenflecken Sonnenflecken
(dunkel) (dunkel)
Fackeln (hell) Fackeln (hell)
Sonnenfackeln aus der Nähe...
Sonnenfackeln aus der Nähe...
Sonne mit Flecken und Fackeln
Sonne mit Flecken und Fackeln
Einfluss der Fackelgebiete Einfluss der Fackelgebiete
Die Sonne wird heller, wenn sie Fackeln hat Die Sonne wird heller, wenn sie Fackeln hat
Die Aufhellung durch Fackeln überwiegt Die Aufhellung durch Fackeln überwiegt die Verdunklung durch Sonnenflecken die Verdunklung durch Sonnenflecken
Ein grundsätzliches Problem Ein grundsätzliches Problem
■■
Verlässliche Daten nur für die Verlässliche Daten nur für die letzten Jahrzehnte vorhanden letzten Jahrzehnte vorhanden
■■
“Rekonstruktion” von Daten, z.B. aus “Rekonstruktion” von Daten, z.B. aus Sonnenfleckenzahlen, erforderlich
Sonnenfleckenzahlen, erforderlich
■■
oft unsicher! oft unsicher!
Variation der Gesamtstrahlung Variation der Gesamtstrahlung
Klimamodelle: Temperaturschwankungen vor ~1950 von der Klimamodelle: Temperaturschwankungen vor ~1950 von der
Sonne beeinflusst, danach überwiegt der Treibhauseffekt.
Sonne beeinflusst, danach überwiegt der Treibhauseffekt.
Physikalische Mechanismen ? Physikalische Mechanismen ?
■■
Schwankung der UV-Strahlung Schwankung der UV-Strahlung
■■
Veränderung der kosmischen Veränderung der kosmischen Strahlung
Strahlung
■■
Variation der Gesamtstrahlung Variation der Gesamtstrahlung
Das Magnetfeld Das Magnetfeld
der Sonne...
der Sonne...
- setzt sich fort in den - setzt sich fort in den interplanetaren Raum interplanetaren Raum
- und schwankt im - und schwankt im
Rhythmus des Rhythmus des
11-jährigen Zyklus 11-jährigen Zyklus
Das interplanetare Magnetfeld
Das interplanetare Magnetfeld
Die kosmische Strahlung schwankt!
Die kosmische Strahlung schwankt!
Die kosmische Höhenstrahlung variiert Die kosmische Höhenstrahlung variiert im Gegentaktim Gegentakt des Aktivitätszyklus! des Aktivitätszyklus!
Geladene Teilchen und Magnetfeld
Geladene Teilchen und Magnetfeld
Warum ist die kosmische Strahlung schwächer, Warum ist die kosmische Strahlung schwächer,
wenn die Sonne aktiver ist ? wenn die Sonne aktiver ist ?
Ruhige
Ruhige SonneSonne Aktive SonneAktive Sonne
Warum interessiert uns die kosmische Strahlung Warum interessiert uns die kosmische Strahlung
im Zusammenhang mit dem Klima ? im Zusammenhang mit dem Klima ?
Kosmische Strahlung:
Kosmische Strahlung:
•• erzeugt radioaktiveerzeugt radioaktive Elemente (
Elemente (1414C,C,1010Be)Be)
→→ Aufschluss überAufschluss über
die Sonnenaktivität die Sonnenaktivität
in der Vergangenheit in der Vergangenheit
•• erzeugt eventuell erzeugt eventuell
Kondensationskeime Kondensationskeime
für die Bildung für die Bildung
von Wolken von Wolken
→→ Klima-Wirkung ??Klima-Wirkung ??
Wolken und Temperatur Wolken und Temperatur
■■
Wolkenphysik ist sehr komplex! Wolkenphysik ist sehr komplex!
■■
Dünne, hochliegende Wolken heizen Dünne, hochliegende Wolken heizen (Treibhauseffekt)
(Treibhauseffekt)
■■
Dicke, tiefliegende Wolken kühlen Dicke, tiefliegende Wolken kühlen
(erhöhte Reflektion des Sonnenlichtes) (erhöhte Reflektion des Sonnenlichtes)
■■
In der Summe wirken Wolken kühlend In der Summe wirken Wolken kühlend
Wolken und kosmische Strahlung Wolken und kosmische Strahlung
Marsh & Svensmark (2000)
Hochliegende Wolken
Wolken und kosmische Strahlung Wolken und kosmische Strahlung
Marsh & Svensmark (2000)
Tiefliegende Wolken
Sonnenaktivität früher...
Sonnenaktivität früher...
Die kalifornische Borstenkiefer Die kalifornische Borstenkiefer kann 5000 Jahre alt werden.
kann 5000 Jahre alt werden.
Das durch kosmische Strahlung Das durch kosmische Strahlung erzeugte
erzeugte 1414C in ihren JahresringenC in ihren Jahresringen in ein Maß für die Aktivität der
in ein Maß für die Aktivität der Sonne in der Vergangenheit.
Sonne in der Vergangenheit.
Eisbohrkern vom grönländischen Inlandeis Eisbohrkern vom grönländischen Inlandeis
Sonnenaktivität früher...
Sonnenaktivität früher...
Radioaktives Beryllium Radioaktives Beryllium
((1010Be) wird durch kosmischeBe) wird durch kosmische Strahlung erzeugt und mit Strahlung erzeugt und mit Niederschlag ausgewaschen.
Niederschlag ausgewaschen.
Das in den Jahresschichten Das in den Jahresschichten des Grönlandeises gespei- des Grönlandeises gespei- cherte
cherte 1010Be ist ein Maß fürBe ist ein Maß für die Sonnenaktivität in den die Sonnenaktivität in den letzten 100 000 Jahren.
letzten 100 000 Jahren.
Sonnenaktivität aus
Sonnenaktivität aus
1414C-Daten C-Daten
Maunder
Dalton
Mittelalterliches Maximum
Sonnenflecken
Perioden geringer Sonnenaktivität sind oft Perioden geringer Sonnenaktivität sind oft
verbunden mit kühlem Klima, und umgekehrt.
verbunden mit kühlem Klima, und umgekehrt.
Sonnenaktivität und Erdklima Sonnenaktivität und Erdklima
Perioden geringer Sonnenaktivität sind oft Perioden geringer Sonnenaktivität sind oft
verbunden mit kühlem Klima, und umgekehrt.
verbunden mit kühlem Klima, und umgekehrt.
Globale Temperatur
14 14CC
WW
SS
DD MM
Sonnen- Sonnen- flecken flecken
1010
Be und kosmische Strahlung Be und kosmische Strahlung
Sonnenflecken Sonnenflecken Konzentration von Konzentration von 1010BeBe
Das interplanetare Magnetfeld Das interplanetare Magnetfeld
Verdoppelung im Verdoppelung im
letzten Jahrhundert letzten Jahrhundert
⇒ ⇒ Abnahme derAbnahme der kosm. Strahlung kosm. Strahlung
um ca. 15%
um ca. 15%
KLIMA-EFFEKT ?? KLIMA-EFFEKT ??
Sonnenflecken Sonnenflecken
Messungen Messungen Rekonstruiert
Rekonstruiert
Zykluslänge und Temperatur Zykluslänge und Temperatur
Zykluslänge
Landtemperatur
Wie lassen sich die langfristigen Wie lassen sich die langfristigen
(“säkularen”) Veränderungen (“säkularen”) Veränderungen
des Sonnenmagnetfeldes verstehen ? des Sonnenmagnetfeldes verstehen ?
■■ Zusammenhang zwischen OberflächenfeldZusammenhang zwischen Oberflächenfeld und interplanetarem Feld?
und interplanetarem Feld?
■■ Zeigt auch das Oberflächenfeld eineZeigt auch das Oberflächenfeld eine säkulare Variation?
säkulare Variation?
■■ Bedeutung der variierenden Zykluslänge?Bedeutung der variierenden Zykluslänge?
■■ Kann man die Entwicklung des Feldes ausKann man die Entwicklung des Feldes aus
vorliegenden Beobachtungen rekonstruieren?
vorliegenden Beobachtungen rekonstruieren?
Die Bilanz des magnetischen Flusses Die Bilanz des magnetischen Flusses
■■
Auftauchen in magnetisch bipolaren Gebieten Auftauchen in magnetisch bipolaren Gebieten
Aktive Region/Sonnenfleckengruppe
(wenige, groß: ~200 Mm, langlebig) „Ephemeral region”
(viele, klein: ~5 Mm, kurzlebig)
Die Bilanz des magnetischen Flusses Die Bilanz des magnetischen Flusses
■■
Auftauchen in magnetisch bipolaren Gebieten Auftauchen in magnetisch bipolaren Gebieten
–– 1) aktive Gebiete (10-200 Mm) 1) aktive Gebiete (10-200 Mm) –– 2) ephemeral regions (<10 Mm) 2) ephemeral regions (<10 Mm)
–– Eruptionsrate in 2) um einen Faktor 100 höher! Eruptionsrate in 2) um einen Faktor 100 höher!
■■
Verschwinden durch Polaritäts-Auslöschung Verschwinden durch Polaritäts-Auslöschung
active regions
ephemeral regions
Ephemeral regions: Zyklen überlappen!
Ephemeral regions: Zyklen überlappen!
(K. Harvey, 1994)
active regions ephemeral regions
Ephemeral regions: Zyklen überlappen!
Ephemeral regions: Zyklen überlappen!
(K. Harvey, 2000)
Die Bilanz des magnetischen Flusses Die Bilanz des magnetischen Flusses
■■
Transport über die Sonne durch Transport über die Sonne durch
Zirkulation, differentielle Rotation, Diffusion Zirkulation, differentielle Rotation, Diffusion
!! globales Dipolfeld globales Dipolfeld
!! offenes (interplanetares) Feld:`Korona-Löcher´ offenes (interplanetares) Feld:`Korona-Löcher´
Zyklische und nicht-zyklische Anteile Zyklische und nicht-zyklische Anteile
■■
Zyklisch: 11-Jahres-Rhythmus Zyklisch: 11-Jahres-Rhythmus
■■
Nicht-zyklisch (‘säkular’): Nicht-zyklisch (‘säkular’):
–– lange Abklingzeit des offenen Feldes lange Abklingzeit des offenen Feldes
–– Überlappung der Zyklen für ephemeral regions Überlappung der Zyklen für ephemeral regions
!!
Länge der einzelnen Zyklen beeinflusst die Länge der einzelnen Zyklen beeinflusst die Langzeitvariation des Hintergrundfeldes
Langzeitvariation des Hintergrundfeldes
■■ Zyklische Fluss-Eruption in Zyklische Fluss-Eruption in aktiven Gebietenaktiven Gebieten und kleinen
und kleinen ephemeral regionsephemeral regions
!! Sonnenflecken-Relativzahl (seit 1700) als Sonnenflecken-Relativzahl (seit 1700) als Maß für die Eruptionsrate
Maß für die Eruptionsrate
!! Längerer Zyklus für ephemeral regions: Längerer Zyklus für ephemeral regions:
Modell für die Langzeitvariation des Flusses Modell für die Langzeitvariation des Flusses
S.K. Solanki, M. Schüssler & M. Fligge
Nature (2000), Astronomy & Astrophysics (im Druck)
Zeit
aktive Gebiete ephemeral regions
•• ER starten früher ER starten früher
•• ausgedehntere, ausgedehntere,
überlappende Zyklen überlappende Zyklen
Eruption von magnetischem Fluss
Aktive Gebiete Ephemeral regions
Offenes Feld Zerfall
Zerfall Zerfall
Dynamo
72 yr 14 h 12 yr
3 mon
3 yr
facular flux
sunspot flux
2 . 0 / s =
f B
B
Eichung durch Vergleich mit direkten Messungen ab 1970 Eichung durch Vergleich mit direkten Messungen ab 1970
■■ active regionsactive regions
■■ open fluxopen flux
■■ ephemeral regionsephemeral regions yr 12
yr, 2
.
0 =
= ta
act
τ
τ
yr 72
hr,
14 =
= te
eph τ
τ
yr
= 3 τopen
Active region cycle stretched and amplified
yr 5
.
= 2 τx
=160 X
Ergebnis: Fluss-Entwicklung seit 1700 Ergebnis: Fluss-Entwicklung seit 1700
Aktive Gebiete Ephemeral regions
Gesamtfluss Offener Fluss
Modeled and reconstructed open flux
Modeled and reconstructed open flux
■■ Entwicklung sowohl des Gesamtflusses als auchEntwicklung sowohl des Gesamtflusses als auch
des offenen Flusses kann bis 1700 verfolgt werden des offenen Flusses kann bis 1700 verfolgt werden
■■ Der offene Fluss stimmt gut mit der RekonstruktionDer offene Fluss stimmt gut mit der Rekonstruktion von Lockwood et al. (1999) überein.
von Lockwood et al. (1999) überein.
■■ Das Überlappen der Zyklen der ephemeral regionsDas Überlappen der Zyklen der ephemeral regions führt zur säkularen Variation des Gesamtflusses führt zur säkularen Variation des Gesamtflusses
–– Faktor 3 geringer wegen des Dalton-MinimumsFaktor 3 geringer wegen des Dalton-Minimums
–– Verdoppelung während der ersten Hälfte des 20. Jh.Verdoppelung während der ersten Hälfte des 20. Jh.
■■ Folgerungen für die Gesamthelligkeit der SonneFolgerungen für die Gesamthelligkeit der Sonne und die Schwankung der kosmischen Strahlung und die Schwankung der kosmischen Strahlung
Ergebnisse:
Ergebnisse:
Rekonstruktion zurück bis 1700 Rekonstruktion zurück bis 1700
10Be Quellfeld der SonneQuellfeld der Sonne
Interplanetares Magnetfeld Interplanetares Magnetfeld
Zykluslänge und Temperatur Zykluslänge und Temperatur
Zykluslänge
Landtemperatur
Zykluslänge und Magnetfeld
Zykluslänge und Magnetfeld
Zykluslänge und Magnetfeld: Analogie
Zykluslänge und Magnetfeld: Analogie
Das interplanetare Magnetfeld Das interplanetare Magnetfeld
Verdoppelung im Verdoppelung im
letzten Jahrhundert letzten Jahrhundert
⇒ ⇒ Abnahme derAbnahme der kosm. Strahlung kosm. Strahlung
um ca. 15%
um ca. 15%
Sonnenflecken Sonnenflecken
Messungen Messungen Rekonstruiert
Rekonstruiert
Kosmische Strahlung und Klima?
Kosmische Strahlung und Klima?
Kosmische Strahlung:
Kosmische Strahlung:
•• nimmt ab bei hoher Sonnenaktivität nimmt ab bei hoher Sonnenaktivität
•• nimmt zu bei geringer Sonnenaktivität nimmt zu bei geringer Sonnenaktivität
•• beinflusst die Wolkenbildung durch beinflusst die Wolkenbildung durch Bildung von Kondensationskeimen ? Bildung von Kondensationskeimen ?
•• Wirkung auf das Klima ? Wirkung auf das Klima ?
Klimawirkung der Sonnenaktivität Klimawirkung der Sonnenaktivität
■■
Variation der Variation der Gesamtstrahlung Gesamtstrahlung
–– vor 1950 sichtbar in Klimamodellen vor 1950 sichtbar in Klimamodellen –– unsichere Rekonstruktion unsichere Rekonstruktion
■■
Allgemeiner Anstieg der Sonnenaktivität Allgemeiner Anstieg der Sonnenaktivität seit Ende des 19. Jahrhunderts
seit Ende des 19. Jahrhunderts
■■
Schwankung der Schwankung der UV-Strahlung UV-Strahlung
–– wirkt auf die Ozonkonzentration wirkt auf die Ozonkonzentration –– 11-Jahres-Zyklus nachweisbar 11-Jahres-Zyklus nachweisbar
Klimawirkung der Sonnenaktivität Klimawirkung der Sonnenaktivität
■■
Veränderung der Veränderung der kosmischen Strahlung kosmischen Strahlung
–– wirkt eventuell auf die Wolkenbildung wirkt eventuell auf die Wolkenbildung –– Wolkenbedeckung variiert im Gleichtakt Wolkenbedeckung variiert im Gleichtakt –– recht zuverlässige Rekonstruktion recht zuverlässige Rekonstruktion
Klimawirkung der Sonnenaktivität Klimawirkung der Sonnenaktivität
■■
Seit ca. 1980 steigen die Wirkungen der Seit ca. 1980 steigen die Wirkungen der Sonne im Mittel nicht mehr an
Sonne im Mittel nicht mehr an
■■
Aber die Erdtemperatur hat deutlich Aber die Erdtemperatur hat deutlich weiter zugenommen!!
weiter zugenommen!!
Sonne, … Sonne, …
… und Sterne
… und Sterne
Helligkeits-Schwankung Helligkeits-Schwankung Variation der Aktivität Variation der Aktivität
Die Sonne hat gegenwärtig Die Sonne hat gegenwärtig geringere Schwankungen geringere Schwankungen der Helligkeit als vergleich- der Helligkeit als vergleich- bar aktive Sterne.
bar aktive Sterne.
Wird das so bleiben ??
Wird das so bleiben ??
Aktivität Aktivität
Fazit:
Fazit:
Sonne oder Sonne oder
Treibhauseffekt ? Treibhauseffekt ?
Beide “Verdächtige” sind im Spiel:
- bis 1980 deutlicher Einfluss der Sonne - danach gewinnt CO2 an Bedeutung
Fazit:
Fazit:
Sonne oder Sonne oder
Treibhauseffekt?
Treibhauseffekt?
Weitere Entwicklung von Sonnenaktivität Weitere Entwicklung von Sonnenaktivität
und Klima sind beunruhigend unsicher, und Klima sind beunruhigend unsicher,
also ist Forschung auf beiden Seiten also ist Forschung auf beiden Seiten
notwendig, auf jeden Fall aber gilt:
notwendig, auf jeden Fall aber gilt:
CO CO
2 2-Au sst oß sch nel l re du zier en!
-Au sst oß sch nel l re du zier en!
Ende...
Ende...
linmpi.mpg.de/~msch
Das CLOUD-Experiment bei CERN Das CLOUD-Experiment bei CERN
Messung der Bildung von Kondensationskeimen Messung der Bildung von Kondensationskeimen
Wie groß sind die Effekte ? Wie groß sind die Effekte ?
heizend heizend
Der direkte solare Effekt (ca. 0.4 W/m
Der direkte solare Effekt (ca. 0.4 W/m22) entspricht) entspricht 40% des übrigen Netto-Effekts (ca. 1 W/m
40% des übrigen Netto-Effekts (ca. 1 W/m2 2 ).).
kühlend kühlend
Modeled and observed fluxes 1975 - 1994
Modeled and observed fluxes 1975 - 1994
Modeled and observed fluxes 1975 - 1994
Modeled and observed fluxes 1975 - 1994
Reconstructed open flux and
Reconstructed open flux and
1010Be Be
Wo kommt die Magnetfelder her ?
Wo kommt die Magnetfelder her ?
Das Induktionsprinzip Das Induktionsprinzip
■■ Bewegter elektrischerBewegter elektrischer Leiter im Magnetfeld Leiter im Magnetfeld
■■ elektr. Feld und Kraftelektr. Feld und Kraft
■■ senkrechte Bewegungsenkrechte Bewegung
■■ elektrischer Stromelektrischer Strom
■■ neues Magnetfeldneues Magnetfeld
■■ Lenzsche Regel!Lenzsche Regel!
(sonst perpetuum mobile) (sonst perpetuum mobile)
Selbsterregter Dynamo Selbsterregter Dynamo
■■ “Saatmagnetfeld”“Saatmagnetfeld”
■■ radiales elektr. Feldradiales elektr. Feld
■■ elektrischer Stromelektrischer Strom
■■ LeiterschleifeLeiterschleife
■■ Verstärktes SaatfeldVerstärktes Saatfeld
■■ Energie kommt vonEnergie kommt von der Rotation
der Rotation
