На прв поглед

Просторот често може да се смета за мрачен, студен, празен и безживотен, но има многу работи таму, вклучително и струи на високоенергетски честички кои се движат наоколу со брзина приближна на светлината. Станува збор за галактички космички зраци, откриени од австриско-американскиот физичар Виктор Хес во 1912 година. Галактичките космички зраци се сеопфатен поим кој вклучува честички со висока енергија со извори кои се движат од Сонцето до остатоци од антички супернови - експлодирани ѕвезди - во други галаксии.

Кога космичките зраци го погодуваат врвот на нашата атмосфера, многу натрупана средина во споредба со длабоката вселена, тие комуницираат со атомите таму горе, создавајќи дождови од наелектризирани честички познати како јони. Јоните потоа се упатуваат надолу кон површината, каде што сочинуваат нешто повеќе од десет проценти од нашата типична годишна доза на зрачење. Тоа е приближно еквивалентно на три рендгенски снимки на градниот кош.

Сончевиот ветер ја штити Земјата од космичките зраци, а силното магнетно поле на Земјата за возврат нè штити од двете. Во овој поглед, ние сме среќни: ако сакате да дознаете што се случува со планетата што го изгубила своето силно магнетно поле, одете и погледнете го Марс. Како резултат на овие планетарни одбрани, количината на космички зраци што допираат до долната атмосфера и површината на Земјата е сведена на минимум.

Директното снимање на флуксот на космичките зраци е можно уште од почетокот на сателитската ера, бидејќи сателитите можат да носат детектори за честички. Затоа имаме повеќе од половина век податоци за промените во интензитетот на флуксот.

Идејата дека промените во флуксот на космичките зраци би можеле да го поттикнат набљудуваното глобално затоплување има мал, но одреден број обожаватели. Накратко, нивната хипотеза сугерира дека јоните произведени од космичките зраци можат да „сеат“ облаци. Тоа значи повеќе облачност - а облаците ја рефлектираат сончевата светлина, намалувајќи ја енергијата што стигнува до површината на Земјата. Така, се замислува, ако има помалку космички зраци кои стигнуваат до Земјата, ќе има помалку облаци, повеќе сончева светлина што ќе стигне до површината на Земјата, а со тоа и повеќе глобално затоплување. Во извесна смисла, ова е варијанта на аргументот „До Сонцето е“, бидејќи флуксот на космичките зраци паѓа кога Сонцето е во активната фаза од својот 11-годишен циклус на сончеви дамки, а Сончевиот ветер е типично посилен.

Во 2017 година, експериментот Cosmics Leaving Outdoor Droplets (CLOUD) бил објавен. Тој бил создаден за да ја тестира врската помеѓу космичките зраци и климата и конкретно барал каква било врска помеѓу јоните што произлегуваат од космичките зраци и сеење на облаците. Експериментот CLOUD успел да реши многу од мистериите за образување и зголемување на облаците во нашата атмосфера. Тоа во голема мера го подобри нашето разбирање за човековите влијанија врз климата. Конкретно, студијата заклучила дека ефектот на промените во интензитетот на флуксот на космичките зраци врз процесот на кондензација на облакот е мал. Да ги цитираме неговите автори, „веројатно нема да може да се спореди со ефектот на големите варијации во природните примарни емисии на аеросоли“ - работи како вулкански ерупции, шумски пожари и така натаму. Значи не, космичките зраци воопшто немаат големо влијание.

Дополнителни детали

Некогаш се претпоставувало дека галактичките космички зраци (GCRs) можат да играат улога во помагањето во образувањето на облаците. Водечки поборник на оваа идеја бил данскиот научник Хенрик Свенсмарк. Ако оваа хипотеза била точна, зголемувањето на флуксот на GCR, создавајќи зголемување на јадрата на кондензација на облаците, би довело до поголемо покривање на облаците во нашата пониска атмосфера, што ќе рефлектира повеќе сончева светлина и ќе резултира со глобален ефект на ладење. Спротивно на тоа, намалувањето на флуксот на GCR би довело до намалување на облачноста, загревајќи ја планетата преку пропуштање на повеќе сончева светлина.

Луѓето разгледуваат нови хипотези за да ги тестираат. Со цел да се пресмета максималната можна улога на галактичките космички зраци (GCRs) во неодамнешното затоплување, глобалните температури се споредуваат со варијации во флуксот на GCR, мерени со детектори за честички на сателитите и со неутронски монитори на површината на Земјата. Ќе погледнеме некои од овие студии, бидејќи ги има многу, кои главно го постигнуваат истиот заклучок, но со подобрувања во методологијата со текот на времето, како што секогаш има тенденција да се случува во научното истражување.

Еден труд од 2003 година забележал дека иако постоела одредена корелација помеѓу нивоата на GCR и температурата пред 1970 година, корелацијата нагло се влошува по таа точка. Анализата заклучила дека „помеѓу 1970 и 1985 годин, флуксот на космичките зраци, иако сè уште се однесува слично на температурата, всушност заостанува и не може да е причина за неговиот пораст. Така, промените во флуксот на космичките зраци не можат да се одговорни за повеќе од 15%. на зголемувањето на температурата“ (Krivova & Solanki 2003).

Слика 1: Реконструирано космичко зрачење (полна линија пред 1952 година) и директно набљудувано космичко зрачење (полна линија по 1952 година) во споредба со глобалната температура (испрекината линија). Сите криви линии се израмнеи со просек од 11 години (Krivova & Solanki 2003). (Krivova & Solanki 2003).

Друга анализа од 2000-тите ја испитува врската помеѓу галактичките космички зраци (GCRs) и облачното покривање и наоѓа неколку несогласувања. Бидејќи флуксот на GCR покажува поголема варијација во големината на високите географски широчини, би можело да се очекуваат поголеми промени во облачноста во поларните региони. Ова, откриле авторите, не било забележано. Тие, исто така, ги испитале последиците од несреќата на нуклеарниот реактор во Чернобил: размислувањето било дека ако хипотезата за галактичките космички зраци (GCRs) е точна, тогаш бидејќи локацијата во Чернобил била силен извор на јонизирачко зрачење, може да се очекува некаков ефект врз образувањето на облаците. Тие не нашле ништо (Sloan & Wolfendale 2008).

Шансата за добро проверување на хипотезата на Свенсмарк повторно се појавила во особено продолжен Сончев минимум (помеѓу сончевите циклуси 23 и 24, 2008-2010 година). Овој минимум бил поврзан со рекордно високо ниво на флукс на галактичките космички зраци (GCRs), но во исто време имало рекордно ниско ниво на облачност во долниот дел на атмосферата - долните ~ 10 километри од атмосферата каде што се случува најголем дел од времето. Ако идејата за сеење на GCR/облаци била точна, требало да биде обратно (Agee et al. 2012; сл. 2). Исто така, во 2012 година, важен рецензензиран труд, кој ги опфаќа последните 35 години истражување, заклучил: „Јасно е дека нема цврсти докази за широко распространета врска помеѓу флуксот на космичките зраци и облаците“. (Laken et al. 2012).

Слика 2: Годишно просечно броење на галактичките космички зраци (GCRs)во минута (сина боја - имајте предвид дека бројките се намалуваат нагоре по левата вертикална оска, бидејќи пониските галактичките космички зраци (GCRs) треба да значат повисоки температури) од базата на податоци за неутронски монитор наспроти годишната просечна глобална температура на површината (црвена боја, десна вертикална оска) oд NOAA NCDCr, и двете со полиноми од втор ред.

Во поново време, бил објавен експериментот Cosmics Leaving Outdoor Droplets (CLOUD), создаден за систематско тестирање на врската помеѓу GCR и климата. Конкретно барал каква било врска помеѓу јоните што произлегуваат од GCRs и нуклеацијата на аеросолот, а со тоа и јадрата на кондензација на облаците и образување на облаците. Експериментот CLOUD успел да разјасни многу од мистериите на нуклеацијата и растењето на облаците во нашата атмосфера, што значително го подобрило нашето разбирање за човековите влијанија врз климата. Конкретно, студијата заклучила дека ефектот на промените во интензитетот на флуксот на GCR врз процесот на кондензација на облаците е мал и „веројатно нема да може да се спореди со ефектот на големите варијации во природните примарни емисии на аеросоли“ - работи како вулкански ерупции, шумски пожари итн (Gordon et al. 2017).

Оваа приказна убаво илустрира како напредува науката. Некој смислува хипотеза и таа постојано се става на тест и се открива дека има недостаток на потребните квалитети. За возврат, тоа води до понатамошни истражувања и важни откритија, обезбедувајќи постепено подобро разбирање на деталите за тоа како функционираат одредени процеси - атмосферските во овој случај. Во последниве години, Свенсмарк се поврзува со луѓе како Фондацијата за политика за глобално затоплување, Институтот Хартленд и други такви организации кои претпочитаат своја верзија на реалноста (details at DeSmog). Во меѓувреме, науката продолжила и го оставила зад себе.