Mohou kosmické paprsky za globální oteplování?
Uveřejněno dne 22 září 2011 000 9:40
KODAŇ Možná jste o nich slyšeli. Henrik Svensmark je ředitelem kodaňského Ústavu pro výzkum vztahů Slunce a klimatu, který je součástí Dánského ústavu pro výzkum vesmíru.
Tomu šéfuje Eigil Friis-Christensen. Právě ten Christensen, kterému v roce 1991 vyšel zajímavý článek, v němž poukázal na souvislost mezi teplotou zemského povrchu a délkou solárního cyklu. Kratší cykly odpovídají silnější sluneční činnosti a vyšším teplotám na Zemi. A hádejte, kdy byl nejkratší cyklus za posledních sto let? Kolem roku 1990 – právě když vrcholilo globální oteplování.
Černá křivka znázorňuje teploty, modrá sluneční aktivitu.
I známý klimatolog Phil Jones, bývalý ředitel Institutu pro výzkum klimatu CRU (Climatic Research Unit) britské University ve Východní Anglii, který po propuknutí aféry Climategate odstoupil, uznával závislost teplot na sluneční aktivitě. Zatím však přesně nevíme, jaký mechanismus tento vztah řídí. Jedno z možných vysvětlení nabízí Svensmarkova hypotéza vysvětlující vztah mezi sluneční aktivitou, kosmickými paprsky a rozsahem nízké oblačnosti.
(Viz článek Natahování solárního cyklu na skřipec.)
Satelitní měření naznačují, že kolísání hodnoty slunečního konstanty (variace zářivého příkonu měřeného v horních vrsvách atmosféry ve W/m2; TSI – Total Solar Irradiance) je příliš malé, než aby se jím mohla souvislost sluneční aktivita – teplota vysvětlit. S mnohem pravděpodobnější teorií přišel v roce 1996 Christensenův kolega Svensmark. Povšiml si, že satelitem měřená oblačnost kolísá synchronně a cyklem slunečních skvrn, tedy se sluneční aktivitou a to nepřímo úměrně. Tento poznatek zkombinoval s jevem, který vzniká ve Wilsonově mlžné komoře, v níž průlet nabitých částic vzduchem obsahujícím podchlazenou páru, způsobuje její kondenzaci v drobné kapky, a ty dráhu energetických iontů zviditelňují. Svensmarkova hypotéza předpokládá, že podobný jev vyvolává i kosmické záření. Není, jak by se z názvu dalo usoudit, nějakým druhem elektromagnetických vln, jde o vysoce energetické částice – hlavně protony a jádra helia – přilétávající do Sluneční soustavy z okolního galaktického prostoru. Předpokládá se, že jejich hlavním zdrojem jsou supernovy, tedy exploze hmotných hvězd. Částice kosmického záření prolétají zemskou atmosférou obrovskou rychlostí, přičemž narážejí do atomů atmosférických plynů. Podobně jako v urychlovači jsou výsledkem spršky sekundárních částic, které ionisují atomy a molekuly s nimiž se potkají. Tím umožňují tvorbu molekul kapalin, například kyseliny sírové z oxidu siřičitého a jejich shlukování v drobné kapky nanometrových rozměrů – vzniká aerosol. Je ideálním prostředím s mnoha kondenzačními jádry pro vodní páru, z níž se pak vytváří oblaka. A znáte to sami, když v horkém letním dni Slunce zastíní mrak, pokles teploty je citelný. Čím se nad zemským povrchem vytvoří více nebouřkové světlé oblačnosti s delší „životností“, tím více sluneční energie se odrazí zpět a o to méně se ohřeje povrch. (V rozhovoru s reportérem CBN to vysvětluje Svensmarkův mladý kolega z Dánského ústavu pro výzkum vesmíru Martin Enghoff.)
Když sluneční aktivita narůstá, intenzivnější sluneční vítr zvyšuje i vliv magnetického pole Slunce v okolí Země a tím ji lépe chrání před nabitými částicemi kosmických paprsků, které odklání. Ty se pak na tvorbě nízké oblačnosti nemohou podílet, proto v období maxima slunečních cyklů zaznamenáváme pokles jejího rozsahu. Zemský povrch se tím pádem více ohřívá, a k tomu sice jen nepatrně, ale přece přispívá i o asi 1 až 2 desetiny procenta zvýšený samotný příkon slunečního záření. Globální oteplování by se tak dalo alespoň z velké části vysvětlit jako přirozený jev.
Modrá křivka – variace rozlohy nízké oblačnosti, červená – míra poklesu kosmického záření). Nelze si nepovšimnout podobnosti s cca 11-letým cyklem slunečních skvrn. Dvacátý druhý cyklus slunečních skvrn začal 1986, vrcholil kolem 1989 a skončil minimem 1996. Satelitní měření oblačnosti ICSSP máme od roku 1983. Zdroj.
V souhrnném článku o kosmoklimatologii Svensmark píše: „Dvouprocentní výkyvy nízké oblačnosti, které pozorujeme během cyklu slunečních skvrn, mění přísun tepla k zemskému povrchu v průměru o 1,2 W/m2, a to není maličkost. Srovnejme to například s 1,4 W/m2, což je vliv který IPCC přičítá skleníkovému efektu všech skleníkových plynů, které přibyly v atmosféře od počátku průmyslové revoluce.“
(Osobně mi nejvíce vadí, že v diskusi o mechanismech je opomíjena otázka historie oblačnosti v éře před satelity. V tom věda nemá moc jasno. Vím o částech světa, kde oblačnost ve 20. století stoupala, např. Dublin (viz Pallé a Butler 2001). To je jen regionální variabilita? Vzhledem k regionálním rozdílům není lehké hovořit o „globálním“ klimatu. Například Palmerův index sucha v některých regionech během 20. století stoupl a v jiných klesl.)
SVENSMARKOVI SPOLUBOJOVNÍCI
V roce 2003 dostal Svensmark podporu z nečekané strany. Zdá se, že s kosmickým zářením korelují teploty i v horizontu desítek milionů let. Odhalila to studie izraelského vědce Nira Shaviva a kanadského geologa slovenského původu Jána Veizera. Shaviva můžete znát z filmu Velký podvod s globálním oteplováním. (O Shavivovi a Veizerovi více v článku: Dinosaury zabilo globální oteplování?)
Shavivův a Veizerův výzkum ukazuje, že teploty na Zemi (spodní graf) kolísaly v závislosti na kosmickém záření – horní graf. O tom, kolik kosmického záření pronikne až do zemské atmosféry, rozhoduje měnící se síla slunečního větru, který funguje jako jakýsi štít.
| Chvilka pro Československé vlastenectví: geochemik Ján Veizer se narodil v západoslovenské obci Pobedim, vystudoval na Universitě Komenského v Bratislavě a na Slovenské akademii věd dokončil doktorát. V roce 1968 emigroval a nyní vyučuje na University of Ottava v Kanadě. Patří mezi nejvýznamnější současné geology. (Viz přehledný článek Celestial Climate Driver: A Perspective from Four Billion Years of the Carbon Cycle). |
Svensmark v roce 2006 vystoupil v Durkinově dokumentárním filmu Velký podvod s globálním oteplováním a alarmisty zvedl pořádně ze židle. Odveta na sebe nedala dlouho čekat.
V roce 2007 Mike Lockwood a Claus Fröhlich zveřejnili kritiku Svensmarkovy hypotézy. Od roku 1985 prý teploty rostly, ale sluneční aktivita poklesla, ergo Slunce nemůže být příčinou současného globálního oteplování. Za prvé: Jakého oteplování? Podíváte-li se na teplotu troposféry (HadAT) – protože povrchová měření nejsou spolehlivá – tak tam od 90. let prakticky žádné oteplení není. Za druhé: Lockwoodovi uniklo něco podstatné – tepelná setrvačnost oceánů! Ve skutečnosti není žádným překvapením, že konec růstu sluneční aktivity se v teplotách projevil s časovým odstupem. Ve zpožděné reakci klimatu na předcházející oteplování opravdu sotva můžeme hledat korelaci se současnou sluneční aktivitou. Proto Svensmark nachází nejlepší korelaci, když dlouhodobý teplotní trend – tj. tepelnou setrvačnost – z grafů eliminuje (detrending). A ještě něco: Lockwoodovi by se lépe hledaly korelace, kdyby solární cykly ze svých grafů nevyhladil klouzavým průměrem 9 a 13 let.
Svensmarkova odpověď: „Reply to Lockwood and Fröhlich – The persistent role of the Sun in climate forcing.“ (Na Lockwooda reagoval též fyzik Luboš Motl na svém blogu.)
V roce 2008 se v médiích objevil článek No Sun link in climate change (BBC), který se ocitl i v českém tisku (zde). Terry Sloan z Lancashire University tvrdil, že nevidí vliv náhlých slunečních erupcí (tzv. Forbushovy poklesy kosmického záření) na oblačnost. Svensmark odpovídá, že Sloan minul terč, neboť Svensmarkovu hypotézu nechápe: „To je jako když se někdo vrátí z džungle se slovy, že tam žádní tygři asi nejsou, protože jsme žádné neviděli.“ Na oblačnost má vliv i řada dalších faktorů. Pokud v tom máte najít vliv kosmického záření, musíte umět hledat. Nemá také smysl studovat slabé jevy, jejichž intenzita je menší než nepřesnost měření. Zádrhel také může být v tom, že účinek Forbushových poklesů se projevuje se zpožděním šest až devět dnů. Ale Sloanův tým přestal hledat po sedmi dnech. Sloanovy argumenty podrobně vyvracel na svém blogu Svensmarkův spolupracovník Nigel Calder.
EXPERIMENTY
První návrh ověřit Svensmarkovu hypotézu na urychlovači částic LHC v CERN padl již v roce 1998. Průtahy ale byly nekonečné, a tak si dánský tým pomohl sám. Doslova. Své experimentální zařízení začal budovat bez grantového finančního zabezpečení (viz první video pod článkem).
1) Kodaňský experiment SKY:
Henrik Svensmark, Jens Olaf Pepke Pedersen, Nigel Marsh, Martin Enghoff , and Ulrik Uggerhøj: Experimental Evidence for the Role of Ions in Particle Nucleation under Atmospheric Conditions, Proceedings of the Royal Society A, Vol. 463, pp. 385–96, 2007
2) Experiment v dolech v Boulby v Anglii
Martin Andreas Bødker Enghoff; Jens Olaf Pepke Pedersen; Torsten Bondo, Matthew S. Johnson, Sean Paling, and Henrik Svensmark: Evidence for the Role of Ions in Aerosol Nucleation, Journal of Physical Chemistry A, Vol: 112, 2008.
3) Experiment na urychlovači University v Aarhus
M.B. Enghoff, J. O. Pepke Pedersen, U. I. Uggerhøj, S. M. Paling, and H. Svensmark: Aerosol nucleation induced by a high energy particle beam, Geophysical Research Letters, 38, 2011.
4) Nakonec konečně došlo i na realizaci experimentu CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) v CERN. Tým Jaspera Kirkbyho vydal o výsledcích zprávu v prestižním časopisu Nature (25 srpna 2011). I když mraky ještě v laboratoři vytvořit neumíme, v experimentálním zařízení nelze věrně simulovat podmínky v spodních vrstvách atmosféry, výsledky potvrzují, že kosmické paprsky podněcují tvorbu aerosolů a vytváření kondenzačních jader.
Výsledky experimentu Cloud:
Jasper Kirkby et al.: Role of sulphuric acid, ammonia and galactic cosmic rays in atmospheric aerosol nucleation. Nature, vol 476, p. 429–433 (25 August 2011).
Od uvedení Al Gorova filmu Nepohodlná pravda a od vydání Čtvrté zprávy IPCC se toho tedy hodně změnilo. Experimenty v letech 2007-2011 shodně potvrdily, že kosmické záření skutečně má vliv na tvorbu aerosolů, tak, jak to již v roce 1996 tvrdil Svensmark.
Stanislav Mihulka v článku Mléčná dráha ovlivňuje pozemský život uvádí: „Svensmark experimentálně doložil, že kosmické záření pravděpodobně zásadním způsobem ovlivňuje tvorbu mraků. Do pozemské atmosféry každým okamžikem buší ohromné množství částic, čímž vznikají ionty a volné elektrony. Právě zdivočelé elektrony katalyzují shlukování molekul kyseliny sírové a vody, z nichž se postupně rodí mraky. Ví se, že během posledního století se prakticky zdvojnásobilo magnetické pole Slunce, které funguje jako štít proti kosmickému záření. Méně kosmického záření znamená méně mraků, což zase znamená oteplování.“
Nejdůležitější graf celé CLOUD studie v politicky korektním Kirkbyho článku ovšem nenajdete. Je důmyslně schovaný v závěru „doplňkových informací“. Aby zůstal co nejméně povšimnut?
Při experimentu, který probíhal v CERN časně zrána, od 03:45 hod., začalo ultrafialové záření v komoře vytvářet molekuly kyseliny sírové. Vzduch byl pomocí silných elektrických polí vyčištěn od iontů.
Jakmile však bylo ve 04:33 h. elektrické pole vypnuto, přirozené kosmické paprsky (GCR – Galactic Cosmic Rays) pršící střechou experimentální haly v Ženevě nebyly jim odkláněny a začaly shluky molekul – aerosolové částice – vytvářet větší rychlostí.
Když v 04:58 h. CLOUD začal simulovat silnější kosmické paprsky pomocí svazku nabitých částic – pionů (ch) – z urychlovače, rychlost vytváření shluků molekul se výrazně zvýšila. Kredit: Jasper Kirkby et al.; Nature 2011
Závěr
Kritici namítají, že stále nevíme všechno a prý by bylo předčasné hovořit o výrazném vlivu kosmického záření na klima. Na takovou zdrženlivost nejsme v klimatologii zvyklí. O vlivu fosilních paliv na klima toho víme ještě méně, ale tam se míra nejistoty formuluje slovními spojeními: „velmi pravděpodobné“, nebo „přibývá důkazů“, případně „většina relevantních odborníků věří.“ Když někdo u uhlíkové hypotézy říká „počkejme, až bude víc důkazů“, umlčuje se protiargumentem o tzv. principu předběžné opatrnosti. Na hledání důkazů prý není čas, zachraň se, kdo můžeš. Že by dvojí metr?
I kdyby se Svensmark – navzdory úspěšným experimentům – mýlil, není mu co vytknout. Postupuje jako vzorový příklad vědce. Popperovsky vystavuje svou hypotézu falsifikaci, tj. testům, které ji mohou kdykoli vyvrátit. Zastánci uhlíkové hypotézy postupují jinak. Žádné experimentální ověření za 30 let nenavrhli, naopak formulují své teze tak mlhavě, aby se nedaly žádným pozorováním vyvrátit. Už ten rozsah alarmisty předpovězeného oteplování 1,5 – 4,5 °C! Nebo jejich předpovědi, že nárůst CO2 může vést k oteplování nebo naopak ochlazování. Jak lze takovou tezi testovat?