פעילות השמש אחראית במקרה הטוב לשליש משיעור ההתחממות הגלובלית

מחקר חדש מנסה לבחון האם השונות בקרינת השמש או מעשה ידי אדם הם הגורם לשינויי האקלים

השמש מספקת אנרגיה לכל התהליכים על כדור הארץ מאז החלו החיים, לרבות השפעה על האקלים. השמש גם מספקת השפעה שנתית ועונתית ומשנה את האופי של כל אחד מחצאי הכדור, כאשר כיוונם לגביה משתנה. מאז ראשית המהפכה התעשייתית, נוסף כוח חדש ליטול על עצמו השפעה משמעותית על אקלים כדור הארץ.

במשך 20-30 השנים האחרונות, אנו מאמינים כי לגזי החממה היתה השפעה דומיננטית על שינויי האקלים האחרונים" אומר רוברט קאלאהן, קלימטולוג במרכז טיסות החלל גודארד במרילנד. במהלך שלושת העשורים האחרונים חקרו מדעני נאס"א את הקשר הייחודי בין השמש לבין כדור הארץ תוך שימוש במכשירים בחלל כגון הלווין SORCE (the Solar Radiation and Climate Experiment) ובאמצעותם חקרו כמה מהאנרגיה של השמש מאירה את כדור הארץ, וכן חקרו מה עולה בגורלה של אנרגיה זו לאחר שהיא חודרת דרך האטמוספירה.

כמות האנרגיה המגיעה לאטמוספירה החיצנוית של כדור הארץ נקראת אנרגית השמש הכוללת. כמות זו משתנה לאורך פרקי זמן שונים, החל משניות ועד מאות שנים בשל שינויים בפעילות השמש. לשמש יש מחזור של 11 שנים מסערה לשקט וחזרה. פעילות השמש יוצרת לעיתים קרובות כתמי שמש, איזורים כהים על פני השמש שנוצרים כתוצאה משדות מגנטיים מרוכזים. שיעור קרינת השמש הנמדד גדול מאוד סביב שיא המחזור, כאשר מספר כתמי השמש גדול ופעילות השמש גבוהה, לעומת המינימום השמשי, שבו השמש שקטה ובדרך כלל אין כתמי שמש.

"התנודות במחזור השמש משפיעות על מידות החום הממוצעות של כדור הארץ ב-0.1 מעלת צלזיוס, כאשר הטמפרטורה גבוהה מעט יותר בזמני המקסימום השמשי וקרירות יותר במהלך המינימום", אומר תומס ווד, מדען החוקר את השמש באוניברסיטת קולורדו בבולדר. "השמש נמצאת כיום במינימום, המקסימום הבא צפוי לקראת שנת 2012."

באמצעות סורס, למדו המדענים כי כ-1,361 וואט למ"ר של קרינת השמש מגיעים לאטמוספירה החיצונית של כדור הארץ במהלך התקופות השקטות, אך כאשר השמש פעילה מתווסף עוד 1.3 וואט של קרינת השמש לכל מ"ר (0.1 אחוז). "נתון זה חשוב למודלים המנסים להעריך את השפעת האדם על שינויי האקלים". אמר קאלאהן.

במהלך המאה האחרונה גדלה הטמפרטורה הממוצעת על כדור הארץ בכ-0.6 מעלות צלזיוס. קרינת השמש אחראית ל-0.15 מעלת צלזיוס או כ-25% מהשינוי הכולל, כך עולה ממודלים ממוחשבים שפורסמו בשנת 2004 בידי החוקר דייויד רינג מגודארד. אקלים כדור הארץ תלוי באיזון העדין בין קרינת השמש הנכנסת, הקרינה התרמית היוצאת והרכב אטמוספירת כדור הארץ. אפילו שינוי קטן בפרמרטים אלה יכול להשפיע על האקלים. כ-30% מאנרגית השמש המגיעה לכדור הארץ מוחזרת לחלל. עננים, אירוסולים באטמוספירה, שלג, קרח, חול, פני האוקיאנוסים ואפילו גגות משחקים תפקיד בהחזרת קרני השמש. שאר 70% מהאנרגיה נספג ע"י האדמה, האוקיאנוסים והאטמוספירה.

"גזי החממה כולאים כ-40% מהקרינה התרמית היוצאת הנפלטת מכדור הארץ" אומר ווד. הדבר מפר את האיזון בין קרינת השמש הנכנסת והקרינה התרמית היוצאת, דבר שיגרום לכדור הארץ להתחמם במהלך המאה הבאה, ולהאיץ את הפשרת כיפות הקרח בקטבים, דבר שבתורו יגרום לעלית פני הים ולהגברת הסבירות לאירועי מזג אוויר אלימים.

השפעות לא אנושיות על שינויי האקלים. בטרם התקופה התעשייתית, השמש והתפרצויות הרי געש היו בעלי ההשפעה הגדולה ביותר על אקלים כדור הארץ. כדור הארץ התחמם והתקרר במחזורים. תקופות קרות יחסית היו תקופות הקרח, שהאחרונה שבהם הסתיימה לפני 11 אלף שנה.

"נכון לעכשיו, אנו נמצאים בין שתי תקופות קרח עיקריות, בתקופה המכונה – הולוקן. אומר קאלאהן. "במהלך העשורים האחרונים עברנו לאקלים המושפע על ידי אדם ויש המכנים אותו אנרטופוקן (Anthropocene). השינוי העיקרי באקלים כדור הארץ מושפע מאוד בידי פעילות האדם, דבר שלא קרה בעבר."

לדברי דאג רבין, פיסיקאי שמש בגודארד, השמש רגועה יחסית לכוכבים אחרים. "איננו יודעים מה השמש עומדת לעשות במאות השנים הבאות, אך יתכן שהיא תהיה הרבה יותר פעילה ולפיכך תשפיע יותר על אקלים כדור הארץ."

או שהיא תהיה רגועה יותר ותיצור אקלים קר יותר על כדור הארץ בדומה למה שקרה במאה ה-17. כמעט לא נוצרו כתמי שמש בין השנים 1650-1715. תקופה ארוכה של העדר פעילות עשויה גם להיות אחראית על תקופת הקרח הקטנה שעברה על אירופה, ואולי גם משקפת שינויים אי רגולריים בתפוקת השמש על פני מאות שנים. במהלך תקופה זו החורפים באירופה היו ארוכים וקרים יותר בכ-1 מעלת צלזיוס בממוצע לעומת היום.

מאז, היתה עליה איטית אך מתמדת בפעילות השמש. רק אם נמצא דרך להפחית את כמות גזי החממה הנפלטים כגון דו תחמוצת הפחמן הנוצר משריפת דלק מאובנים (נפט, פחם, גז). השפעת השמש לא צפויה להיות מרכזית בשינויי האקלים. ואולם השינויים בקרינת השמש ימשיכו לגרום לסירוגין להתחממות והתקררות בקנה המידה של 0.1-0.2 מעלת צלזיוס במהלך שנים רבות.

מדידות עתידיות של שונות קרינת השמש

בשלושים השנים האחרונות, חבילת לווינים של נאס"א ושל סוכנות החלל האירופית סיפקו למדענים מדידות חשובות ממכשירים רבים של קרינת השמש הכוללת. המכשיר Total Irradiance Monitor או בקיצור TIM שוגר ב-2003 כחלק ממשימת SORCE וסיפק מדידות בדיוק רב. מכשיר שני מסוג זה כבר נבנה והוא ישולב בחללית גלורי המתוכננת לשיגור ב-2009. הלווין והמכשיר צפויים לספק במשך 30 שנה תיעוד של מדידות קרינת השמש המגיעות לאטמוספירת כדור הארץ, כדי לסייע לחוקרים להבין טוב יותר את ההשפעות הישירות והעקיפות של השמש על האקלים. גלורי יאסוף גם נתונים אודות האירוסולים, אחד מהמרכיבים הפחות מוכרים של פאזל האקלים.