Kategori: Solen

Atmosfären sväller när Solen frustar

Ungefär hälften av Jordens atmosfär finns under 5500 meters höjd över havsytan, ovan Mount Everest finns knappa 1/3. Trycket minskar snabbt med stigande höjd men sånär som på vattenånga och ozon är sammansättningen upp till 100 km höjd lika homogen som längre ner och kallas därför homosfären.

Över ungefär 80 – 100 km höjd stiger temperaturen (egentligen medeltal av molekyler och joners rörelseenergi) snabbt genom att de påverkas av Solens och den kosmiska strålningens hela styrka. Sett över längre tid varierar Solens styrka väldigt lite men av och till inträffar lokala eruptioner av energi. Om den råkar vara riktad mot Jorden nås vi av en solstorm som bland annat kan generera praktfulla Norrsken.

Soleruptioner ur videon med Scott Manley: https://youtu.be/9kIcEFyEPgA

SpaceX sänder ut kommunikationssatelliter, Starlink. Hittills cirka 2000 stycken, målet är 12000! Den 3 februari var det 49 som lades i en parkeringsbana på drygt 300 km höjd. Sedan skulle var och en med hjälp av en krypton-jonmotor ta sig till den avsedda banan högre upp.

Så kom lite oplanerat en solstorm som värmde upp atmosfären så den började svälla och blev ett avsevärt hinder [1] för Starlink-satelliterna. De vände sig så att de utgjorde minsta möjliga ”vindfång”. När det så blev dags för att starta jonmotorn gällde det att vända satelliten i rätt färdriktning och aktivera solpanelerna som försörjer jonmotorerna med energi.

För att göra små lägesjusteringar används elmotorer kopplade till svänghjul, reaction wheels. Precision och energieffektivitet är ypperliga men ”orken” är inte mycket att hurra för. Enligt SpaceX var det endast 9 av 49 satelliter som klarade att övervinna luftmotståndet och vrida sig rätt för att starta resan till avsedd höjd och bana, de övriga tappade höjd och brann upp. [2]

Spontant föreställer man sig att de brinner upp på grund av friktionsvärme men huvudorsaken är en annan. När du använder en handpump för att fylla ett cykeldäck så blir pumpen varm. Kör du en dieselbil vet du troligen att bränslet i cylindern tänder när trycket är tillräckligt stort. När ett föremål med hög hastighet kommer ner en bit i atmosfären ökar trycket och därmed den termiska energin i framkant så mycket att satelliten (eller en meteorid) brinner upp.

[1] Där satelliterna släpptes fria var luftmotståndet 50% större än vid tidigare tillfällen.

[2] Störtande satelliter över Puerto Rico: https://youtu.be/mUlAz_Oxv4Q

https://www.geekwire.com/2022/spacexs-falling-starlink-satellites-highlight-concerns-about-the-future-of-orbital-traffic/

Annons

Milanković ensamt förklarar inte pågående snabb uppvärmning

First, Milankovitch [1] cycles operate on long time scales, ranging from tens of thousands to hundreds of thousands of years. In contrast, Earth’s current warming has taken place over time scales of decades to centuries. Over the last 150 years, Milankovitch cycles have not changed the amount of solar energy absorbed by Earth very much. In fact, NASA satellite observations show that over the last 40 years, solar radiation has actually decreased somewhat. Second, Milankovitch cycles are just one factor that may contribute to climate change, both past and present.

Second, Milankovitch cycles are just one factor that may contribute to climate change, both past and present.

https://climate.nasa.gov/blog/2949/why-milankovitch-orbital-cycles-cant-explain-earths-current-warming

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Milutin_Milanković

https://urminsynvinkel.com/2019/09/21/milankovic-cykler-och-klimat/

https://urminsynvinkel.com/2019/10/20/ar-klimat-uteslutande-beroende-av-solen/

Förskjutningar i Jordens energiförråd

Jordens kortsiktiga väder och långsiktiga klimat beror av in- och utgående energiflöden, omfördelning mellan kortsiktiga energilager samt långsiktiga förråd.

Solen står för inkommande energi. Den domineras av UV och synligt ljus. När det synliga ljuset når mark och vatten (flytande men även vattengas, moln samt snö och is) kommer delar att reflekteras ganska opåverkat (därför kan vi se fotografier av Jorden tagna från rymden).

Resten absorberas varvid strålningens frekvens sjunker avsevärt till IR-området (värme). Denna kan användas, lagras eller stråla vidare ut via atmosfären till rymden.

Värmeenergi kan omfördelas via strålning, ledning och konvektion. I praktiken sker det bland annat via vattenströmmar i hav, avdunstning av vatten till atmosfär och moln som med vindar kan färdas avsevärda sträckor och bilda nederbörd, ibland på betydligt högre belägna platser.

Snö och is representerar värme med låg temperatur. När vatten kristalliserar (fryser) kommer avsevärda mängder värmeenergi att avlägsnas. När nollgradig is smälter åtgår lika mycket energi som för att värma samma massa (‘vikt’) nollgradiga vatten till +80°! Snö och is utgör därför stora förråd av koncentrerad ‘lågtemperaturenergi’ som aktivt påverkar både väder och klimatet.

Review article: Earth’s ice imbalance – Thomas Slater et al.

Abstract

We combine satellite observations and numerical models to show that Earth lost 28 trillion tonnes of ice between 1994 and 2017.

Arctic sea ice (7.6 trillion tonnes), Antarctic ice shelves (6.5 trillion tonnes), mountain glaciers (6.1 trillion tonnes), the Greenland ice sheet (3.8 trillion tonnes), the Antarctic ice sheet (2.5 trillion tonnes), and Southern Ocean sea ice (0.9 trillion tonnes) have all decreased in mass.

Just over half (58 %) of the ice loss was from the Northern Hemisphere, and the remainder (42 %) was from the Southern Hemisphere. The rate of ice loss has risen by 57 % since the 1990s – from 0.8 to 1.2 trillion tonnes per year – owing to increased losses from mountain glaciers, Antarctica, Greenland and from Antarctic ice shelves.

During the same period, the loss of grounded ice from the Antarctic and Greenland ice sheets and mountain glaciers raised the global sea level by 34.6 ± 3.1 mm. The majority of all ice losses were driven by atmospheric melting (68 % from Arctic sea ice, mountain glaciers ice shelf calving and ice sheet surface mass balance), with the remaining losses (32 % from ice sheet discharge and ice shelf thinning) being driven by oceanic melting.

Altogether, these elements of the cryosphere have taken up 3.2 % of the global energy imbalance.

Citat ur fulltexten som finns här: https://tc.copernicus.org/articles/15/233/2021/

För att underlätta läsning av det faktaspäckade citatet har jag glesat ut den till kortare stycken. Tonnes är samma som 1000 kg.

Solstormar

The sun constantly emits a stream of energetic particles, some of which reach Earth. The density and energy of this stream form the basis of space weather, which can interfere with the operation of satellites and other spacecraft. A key unresolved question in the field is the frequency with which the sun emits bursts of energetic particles strong enough to disable or destroy space-based electronics.

https://phys.org/news/2021-07-tree-newly-extreme-solar-event.html

I Solens inre pågår fusion där vätekärnor slås samman till helium. Den ger upphov till värme som sakta [1] letar sig upp till ytan för att stråla ut som ljus och värme. Beroende på sitt komplicerade och varierande magnetfält ”spottar” Solen även partiklar med hög energi. Om Jorden råkar befinna sig ivägen för ett sådant utbrott, solstorm, kan det bli radiostörningar, norrsken, utslagna elnät och värre ändå. Till all lycka är Jorden en liten måltavla på långt avstånd och direkta träffar är sällsynta. Första gången det observerades och studerades var 1859, Carrington Event [2]

Genom att studera årsringar hos gamla träd går det att, via deras ålder och återstående innehåll av C-14, beräkna hur mycket som bildades i atmosfären under trädets tillväxt. Detta är då ett mått på hur intensiv partikelstrålning som nådde Jorden.

To date, three events of extreme SEP production are well described in literature, occurring approximately in the years 660 BCE, 774–775 CE, and 992–993 CE. Each event was roughly an order of magnitude[4] stronger than any measured in the space exploration era. Miyake et al. describe such an event, which occurred between 5411 BCE and 5410 BCE. Because of this burst, atmospheric carbon-14 increased 0.6 percent year over year in the Northern Hemisphere and was sustained for several years before dropping to typical levels.

Mätmetoder och analyser av tillväxten är så känsliga att det går att följa ändringar beroende på solfläckar. Dock, forskarna påpekar följande:

However, tree ring measurements cannot rule out other extraterrestrial causes, such as a nearby supernova explosion. Confirmation will require isotopic measurements of beryllium and chlorine taken from ice cores, according to the authors.

[1] I genomsnitt tar det ungefär 100 000 år från fusion till dess energin når ytan. Därefter går det fortare, ljuset når Jorden på dryga 8 minuter, partiklar tar timmar-dagar för att nå fram.

[2] The Carrington Event[1] was a powerful geomagnetic storm on September 1–2, 1859, during solar cycle 10 (1855–1867). A solar coronal mass ejection (CME) hit Earth’s magnetosphere and induced the largest geomagnetic storm on record. The associated ”white light flare” in the solar photosphere was observed and recorded by British astronomers Richard Carrington and Richard Hodgson. The storm caused strong auroral displays and caused serious damage to telegraph systems. The now-standard unique IAU identifier for this flare is SOL1859-09-01. — A solar storm of this magnitude occurring today would cause widespread electrical disruptions, blackouts, and damage due to extended outages of the electrical grid.[2][3] The solar storm of 2012 was of similar magnitude, but it passed Earth’s orbit without striking the planet, missing by nine days.[4]

[3] ”When cosmic rays enter the atmosphere, they undergo various transformations, including the production of neutrons. The resulting neutrons.” Dessa neutroner kan reagera med atmosfärens kväve och bilda C-14, en radioaktiv isotop med halveringstid på 5730 år. När den sönderfaller återbildas kväve, N-14.

[4] …an order of magnitude… (en storleksordning) är långt mer än det låter. En storleksordning är 10 gånger, två storleksordningar är 100 gånger

Analysis of tree rings reveals highly abnormal solar activity in the mid-holocene

Har du förslag på faktorer som påverkar Jordens klimategenskaper?

”Vi kan inte -veta- vad som förorsakar ett visst väder.” är en vanlig kommentar från väl insatta i ämnen som väder och klimat. De är väldigt noga med att användningen av ordet veta för med sig ett stort ansvar.

Klimatstrutsar, å andra sidan, lider inte av sådana kunskapsberoende begränsningar. ”Vädret har alltid varierat och människan har -inget- inflytande.”

  • Solen är vår yttre energikälla vars flöde (TSI) i genomsnitt är anmärkningsvärt likformigt. [1] [2]
  • Jorden är en ”mottagare” vars egenskaper varierar, både i korta och långa perspektiv.
  • Rotationen ger dygnsvariationer och exponerar olika delar av ytan för energflöde, både in och ut.
  • Moln och snö reflekterar solljus [3] medan mark och hav absorberar.
  • Jordaxeln lutar cirka 23.5° mot banplanet vilket är huvudorsaken till årstidsväxlingarna.
  • Jordens bana är något elliptisk vilket gör att avståndet till Solen varierar, det är som minst i början av Januari vilket bidrar till ett förhållandevis milt vinterklimat norr om ekvatorn. Södra halvklotet upplever vinter ett halvår senare när Jorden är som längst från Solen.

Dessa och många fler faktorer bidrar till en ojämn uppvärmning av jordytan, något som utjämnas av havsströmmar, vindar, atmosfärens fuktighet och annat.

Kombinera alternativ från rutan och följ hur vädret ser ut just nu. Vrid och vänd på klotet, zooma in och peka på en plats för att se detaljer. Länk här under.

https://earth.nullschool.net/#current/wind/surface/level/overlay=temp/orthographic=-355.76,61.16,305

Ju mer energi Jorden sparar på sig dess häftigare blir energiflöden i form av väder, lägg gärna några minuter av din dag på denna artikel:

Climate simulations may not accurately capture what really happens during extreme heat waves. “Climate science has been a bit complacent” about simulating heat waves, assuming that heat wave temperatures would increase linearly along with rising global temperatures, Otto said. But now, Earth’s climate system may have entered a new state in which other climatic factors, such as drier soils or changes to jet stream circulation, are exacerbating the heat in more difficult-to-predict, less linear ways.

https://www.sciencenews.org/article/human-driven-climate-change-pacific-northwest-heat-wave-temperatures

[1] I genomsnitt cirka 1361 W/m² med en variation på någon W upp och ner beroende på Solens magnetfält som resulterar i antal solfläckar.

[2] Solfläckar bildas när och där magnetflödet bryter igenom ytan. Där hindras lokalt värmeflödet och temperaturen sjunker bortåt 2000°, ytan mörknar avsevärt. Energiproduktionen inne i Solen förändras inte nämnvärt under solfläckscykler (cirka 11 år) men strålningen ändrar karaktär. Runt de mörka fläckarna bryter istället intensiv UV-strålning igenom och kompenserar för det minskade värmeflödet.

[3] Reflektionen kallas albedo och anger hur stor andel av inkommande strålning som reflekteras. Albedo för moln och snö närmar sig 1.

Global värmelagring i haven

December 2020326 (± 2) zettajoules since 1955

Ninety percent of global warming is occurring in the ocean [1], causing the water’s internal heat to increase since modern record-keeping began in 1955, as shown in the upper chart. (The shaded blue region indicates the 95% margin of uncertainty.) This chart shows annual estimates for the first 2,000 meters of ocean depth.

Källa: https://climate.nasa.gov/vital-signs/ocean-heat/

Om du går till källan (länken) kan du flytta ”blobban” och läsa det årliga medelvärdet för de gångna fem åren. Joule mäter energi = 1Ws (Wattsekund), en Zettajoule är 1021J.

När vatten blir varmare (vattenmolekylerna vibrerar mer och tar mer plats) expanderar det. Detta resulterar i 1/3 – 1/2 av den globala nivåhöjningen. [2] Merparten av den ökande energin lagras i ytvatten och ner till 700 meters djup.

Med några års mellanrum uppkommer storskaliga omlagringsprocesser i Stilla Havet. (ungefär mellan Chile och Filippinerna) El Nino och La Nina ger global klimatpåverkan.

[1] Då 90% av den sammantagna energilagringen från Solen hamnar i haven innebär det att resten, 10%, förorsakar det lynniga väder vi nu upplever med outhärdlig hetta i höjd med Seattle (https://www.expressen.se/nyheter/klimat/vadret-i-kanada-ar-varmare-an-i-oknen/) och fryskallt, intensivt regn i södra Tyskland (https://youtu.be/0eeL79knHss), Schweiz (https://youtu.be/SBx0zVjtLYk) och Frankrike. Så har vi Ryssland/Sibirien (https://www.arctictoday.com/siberia-is-seeing-record-heat-again/)

[2] Landhöjning kan göra att havsytan fortfarande verkar sjunka lokalt medan motsatsen gäller på andra platser. Jordens sammanlagda volym förändras inte.

Vilken är Solens roll i klimatförändringarna?

Läser du och begrundar långa texter (på nätet 68 sidor varav drygt 9 sidor referenser) om ett komplicerat ämne? Eller låter du dig övertygas om en slutsats med tanken att den/de som producerat så många ord förmodligen har rätt? Källa: http://www.raa-journal.org/raa/index.php/raa/article/view/4906 [1]

Om nu Solen är den ultimata drivkraften till klimatförändringarna (de kan du väl inte ha missat, åtminstone någon har du säkert lagt märke till?) , varför inte välja ut de bästa data och argument som finns och presentera dem i oemotsäglig form?

Ingemar Nordin, professor emeritus i filosofi, skriver en artikel i Klimatupplysningen om ”How much has the Sun influenced Northern Hemisphere temperature trends? An ongoing debate”. Som den ifrågasättare av människans roll i de pågående förändringarna i klimatet så slår han i två korta meningar fast att ”Noterbart är dock att såsom huvudförklaring till de verkligt stora klimatförändringarna på jorden så spelar koldioxiden noll roll. Allt handlar om solinstrålningen till jorden.”

Graferna nedan kommer från författarnas pressrelease och är sammanställningar av observerade data. Den vänstra avser alla mätstationer, både på landsbygd (rural) och tätorter (urban). Den högra enbart från landsbygd. [2]

Källa: http://www.raa-journal.org/raa/index.php/raa/article/download/4920/6080

Städer och tätorter är genomgående varmare; svalkande växtlighet är bortröjd, värmeabsorberande asfalt mycket mer vanligt samt att (högre) bebyggelse fungerar som strålningsfällor. Notera de långtidstrender man anger, +0,55°/100 år för ren rural och +0,89° för landsbygd samt tätort. Från ungefär 1970 finns i båda graferna en tydlig och likformig trend om cirka +2,9° per 100 år! Perioden (50 år) är betydligt längre än de 30 år som krävs för att man skall kunna tala om klimat och motsvarar också mer än 4 solcykler. Argument för att solen styr klimatet grundas ofta i att lägre antal solfläckar (”lägre solaktivitet”) leder till kallare klimat. Sedan solcykel 21 (som började omkring 1978) med max cirka 200 – 220 solfläckar har antal solfläckar stadigt minskat till runt etthundra under cykel 24 medan temperaturen stigit mer än 1,4°. [3]

Klimatupplysningens skribenter är ofta mångordiga men omedvetet eller medvetet missledande.

Nordins text: https://klimatupplysningen.se/en-viktig-oversikt-om-solens-betydelse-for-klimatet

Studien: https://klimatupplysningen.se/wp-content/uploads/2021/06/connoly.pdf

[1] Länken flaggas som ”Inte säker”, PDF-en kan inte laddas ner och DOI rapporteras ”Not Found”, alla anledningar till tvivel om källans kvalitet.

[2] I studien finns ett antal grafer (#7 sidan 39, #8 sid. 41, #9 sid 42, #10 sid 43, #11 sid 44 (trädens tillväxt som proxymått), #12 sid 45 (glaciärer som proxy), #13 sid. 47) som visar hur temperaturutvecklingen varit över tid med ungefär samma utfall som den jag visat ovan.

[3] TSI (Total Solar Irradiance) varierar ungefär 2 W/m² inom en solfläckscykel, detta ovanpå cirka 1360 W/m². TSI mäts utanför atmosfären och normaliseras till Jordbanans medelavstånd (1 AU) till Solen.