Promieniowanie kosmiczne przyczyną powstawania chmur

Fizycy z Danii i Wielkiej Brytanii w oparciu o doświadczenia przeprowadzane w komorze mgłowej, zademonstrowali sposób w jaki promieniowanie kosmiczne może stymulować powstawanie kropel wody w ziemskiej atmosferze. Badacze twierdzą, że jest to najlepszy eksperymentalny dowód na to, że Słońce wpływa na klimat poprzez zmianę natężenia strumienia promieniowania kosmicznego docierającego do powierzchni naszej planety.

Co powoduje zmiany klimatu?

Obecnie konwencjonalne spojrzenie na globalne ocieplenie, podane przez Międzyrządowy Panel ds. Zmian Klimatu, jest takie, że wzrost temperatury odnotowany w ciągu ostatnich 50 lat został spowodowany przez człowieka wskutek emisji gazów cieplarnianych. Niektórzy naukowcy twierdzą jednak, że to Słońce może wywierać znaczący wpływ na zmiany klimatyczne Ziemi, wskazując, że w minionych stuleciach zachodził ścisły związek pomiędzy globalną temperaturą naszej planety a aktywnością Słońca.

Na podstawie zmian jasności promieniowania słonecznego uważa się jednak, że zmiany temperatury na Ziemi spowodowane aktywnością Słońca nie powinny być większe niż kilka setnych stopnia Celsjusza w ciągu ostatnich 150 lat. W związku z powyższym naukowcy badają różne hipotezy zmian klimatu naszej planety, a jedna z nich, przedstawiona przez Henrika Svensmarka z National Space Institute w Kopenhadze, zakłada bezpośredni związek pomiędzy aktywnością słoneczną i strumieniem promieniowania kosmicznego.

Według Svensmarka, promieniowanie kosmiczne wpływa na powstawanie chmur piętra niskiego (chmury kłębiasto-warstwowe, kłębiaste, kłębiaste deszczowe oraz niskie warstwowe), odbijających część promieniowania słonecznego w kierunku przestrzeni kosmicznej, zaś sama ilość promieniowania kosmicznego docierającego do Ziemi zależy od aktualnej siły pola magnetycznego Słońca. Gdy pole magnetyczne Słońca jest silniejsze (co świadczy o większej liczbie plam na Słońcu), wzrasta ilość promieni ulegających odchyleniu, które wpływając na tworzenie się większej liczby chmur przyczyniają się do wzrostu temperatury Ziemi. Gdy pole magnetyczne Słońca słabnie, zachodzi odwrotne zjawisko i temperatura Ziemi ulega obniżeniu.

Proces tworzenia się chmur

Eksperyment przeprowadzony przez naukowców z Danii i Wielkiej Brytanii dostarcza dowodu dla głównego elementu tej teorii – w jaki sposób zjawisko jonizacji może wpływać na proces tworzenia się chmur. Aby para wodna znajdująca się w ziemskiej atmosferze mogła ulec przekształceniu w krople i tym samym utworzyć chmurę, wymagany jest pewien rodzaj powierzchni, na której para mogłaby się skroplić. Powierzchnia ta jest zazwyczaj „dostarczana” przez maleńkie cząstki obecne w atmosferze, znajdujące się w stanie stałym lub ciekłym. Według Svensmarka promieniowanie kosmiczne może wzmacniać procesy jonizacji cząsteczek zachodzące w atmosferze Ziemi oraz wpływając na procesy wzajemnego przyciągania się cząsteczek pary wodnej przyczyniać się do formowania się dużych agregatów cząstek działających jako centra kondensacji chmur.

Aby odtworzyć powyższy proces w laboratorium, Svensmark i jego koledzy wypełnili 0,05 m³ zbiornik ze stali nierdzewnej mieszaniną gazów występującą nominalnie w atmosferze tj. tlenem, azotem oraz śladowymi ilościami pary wodnej, dwutlenku siarki i ozonu. Następnie gazy te były pobudzane zarówno światłem ultrafioletowym, celem wytworzenia cząsteczek kwasu siarkowego, wokół których cząsteczki wody mogłyby agregować, jak i wiązką elektronów o energii 580 MeV.

Po wyjęciu próbek ze zbiornika i zliczeniu klastrów gazu na obszarze o szerokości co najmniej 3 nm, zauważono, że wiązka elektronów pobudzająca gazy spowodowała znaczny wzrost szybkości formowania się klastrów. Według Svensmarka, elektrony, podobnie jak promieniowanie kosmiczne w ziemskiej atmosferze, są odpowiedzialne za jonizację cząsteczek i agregację cząsteczek wody. Odkryto ponadto, że powyższy efekt zachodzi także wtedy, gdy zamiast wiązki elektronów wykorzystamy promieniotwórczy sód jako źródło promieniowania gamma. Otrzymany wynik jest bardzo obiecujący, ponieważ podobne pomiary przeprowadzane w przyszłości nie będą wymagały stosowania drogich akceleratorów.

Wątpliwości

Jens Olaf Pepke Pedersen, jeden z członków zespołu badawczego, wyjaśnił, że aby udowodnić związek między promieniowaniem kosmicznym i tworzeniem się chmur, eksperyment powinien być przeprowadzony w znacznie większym zbiorniku. Pozwoliłoby to ustalić, czy rozmiar klastrów może wynosić około 100 nm oraz, w którym miejscu ich rozmiar będzie wystarczająco duży, aby działać jako centrum kondensacji chmur. Pedersen stwierdził, że komora wykorzystywana w eksperymencie CLOUD w CERN, której objętość wynosi około 26 m³, byłaby odpowiednia do tego celu. Wg Pedersena, gdyby można było wykazać, że klastry osiągają skalę mikrometrów, wtedy hipotezę Svensmarka będzie można udowodnić.

Niestety, istnieją problemy związane z powyższą hipotezą. Jeden z nich jest taki, że chociaż przed 1970 r. istniała wyraźna korelacja pomiędzy globalną temperaturą a natężeniem promieniowania kosmicznego docierającego do powierzchni Ziemi (zmierzonego przez liczniki neutronów), to stopień tejże korelacji uległ obniżeniu w ciągu ostatnich 40 lat. Inny problem dotyczy korelacji pomiędzy promieniowaniem kosmicznym a chmurami piętra niskiego (jak wykazały obserwacje satelitarne), na której to Svensmark oparł swoją teorię. Hipoteza ta została już zakwestionowana przez kilku naukowców, którzy odkryli, że powyższy związek istnieje tylko w określonych obszarach w czasie i przestrzeni.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com