Παρασκευή, 29 Ιανουαρίου 2010

Γιατί υπάρχει ζωή στη Γη;




 

 

Πού οφείλεται το μαγνητικό πεδίο της Γης


Για να δημιουργηθεί το μαγνητικό πεδίο της Γης οι φυσικοί από τη δεκαετία του '40 ξέρουν ότι πρέπει να υπάρχουν τρεις βασικές συνθήκες.



Η πρώτη συνθήκη είναι να υπάρχει ένας μεγάλος όγκος ηλεκτρικά αγώγιμου ρευστού, που στην περίπτωση της Γης είναι ο πλούσιος σε σίδηρο υγρός εξωτερικός πυρήνας της Γης. Τούτο το κρίσιμο στρώμα περιβάλλει έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα από σχεδόν καθαρό σίδηρο και από πάνω του βρίσκεται ο μανδύας από στερεά πετρώματα και ένας υπέρλεπτος φλοιός (ήπειροι και ωκεάνιος πυθμένας). Όλο αυτό το στρώμα έχει πλάτος 2.900 χιλιομέτρων. Το υπερκείμενο βάρος του φλοιού και του μανδύα δημιουργεί στον πυρήνα μέσες πιέσεις κατά 2 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες εκείνης που επικρατεί στην επιφάνεια του πλανήτη. Οι θερμοκρασίες του πυρήνα είναι επίσης ακραίες: ανέρχονται σε περίπου 5.000 βαθμούς Κελσίου, όμοιες σχεδόν με τη θερμοκρασία στην επιφάνεια του Ήλιου.

Η δεύτερη απαίτηση του γεωδυναμό είναι να υπάρχει μια πηγή ενέργειας που να θέτει σε κίνηση το ρευστό. Η ενέργεια η οποία κινεί το γεωδυναμό είναι εν μέρει θερμική και εν μέρει χημική, αμφότερες δημιουργούν άνωση βαθιά μέσα στον εξωτερικό πυρήνα. Όπως και σε ένα υγρό που βράζει σε ένα δοχείο, έτσι και ο εξωτερικός πυρήνας είναι θερμότερος στον πυθμένα του απ' ό,τι στο πάνω σύνορο του. Σημειωτέον οι υψηλές θερμοκρασίες του πυρήνα οφείλονται στη θερμότητα που παγιδεύτηκε στο κέντρο της Γης κατά το σχηματισμό της. Αυτό σημαίνει ότι ο θερμότερος και λιγότερο πυκνός σίδηρος του κατώτερου εξωτερικού πυρήνα τείνει να ανυψωθεί, όπως οι μικρές διακριτές μάζες καυτού νερού. Όταν το ρευστό φτάνει στο πάνω σύνορο του εξωτερικού πυρήνα, χάνει μέρος της θερμότητας του, το οποίο μεταβιβάζεται στον υπερκείμενο μανδύα. Έτσι, ο υγρός σίδηρος ψύχεται, γίνεται πυκνότερος από το περιβάλλον μέσο και βυθίζεται. Αυτή η διαδικασία διάδοσης της θερμότητας από τον πυθμένα στο πάνω σύνορο δια της ανύψωσης και της βύθισης ρευστού ονομάζεται μεταφορά θερμότητας.

Τη δεκαετία του 1960, ο Stanislav Braginsky, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Αος Αντζελες, διατύπωσε την άποψη ότι η θερμότητα που διαφεύγει από τον ανώτερο πυρήνα έχει ως παράλληλο αποτέλεσμα τη μεγέθυνση του εσωτερικού πυρήνα, γεγονός το οποίο δημιουργεί δύο πρόσθετες πηγές άνωσης που συντελούν στη μεταφορά θερμότητας. Καθώς ο υγρός σίδηρος στερεοποιείται σε κρυστάλλους πάνω στην εξωτερική επιφάνεια του στερεού εσωτερικού πυρήνα, ως συνέπεια απελευθερώνεται «λανθάνουσα θερμότητα». Και η εν λόγω θερμότητα συνεισφέρει στη θερμική άνωση. Επιπροσθέτως δε, λιγότερο πυκνές χημικές ενώσεις όπως ο θειούχος σίδηρος και το οξείδιο του σιδήρου, αποκλείονται από τους κρυστάλλους του εσωτερικού πυρήνα και ανυψώνονται διαμέσου του εξωτερικού πυρήνα, ενισχύοντας έτσι επίσης τη μεταφορά θερμότητας.

Για να προκύψει από έναν πλανήτη ένα αυτοσυντηρούμενο μαγνητικό πεδίο, χρειάζεται απαραιτήτως και ένας τρίτος παράγοντας: η περιστροφή. Η περιστροφή της Γης, μέσω της δράσης των δυνάμεων Coriolis, εκτρέπει τα ανυψούμενα ρευστά μέσα στον εξωτερικό πυρήνα της Γης κατά τον ίδιο τρόπο με τον οποίο συστρέφει τα ωκεάνια ρεύματα και τις τροπικές καταιγίδες δίνοντας τους τη μορφή των οικείων σπειρών που βλέπουμε στις μετεωρολογικές φωτογραφίες από δορυφόρους. Στον εξωτερικό πυρήνα, οι δυνάμεις Coriolis εκτρέπουν το ανερχόμενο ρευστό αναγκάζοντας το να κινείται κατά μήκος σπειροειδών, ή ελικοειδών, τροχιών, σαν να ακολουθούσε το ελικοειδές σύρμα ενός χαλαρού ελατηρίου.

Έτσι οι κύριοι λόγοι που το γεωδυναμό συντηρείται επί εκατομμύρια χρόνια είναι ότι η Γη πρώτον διαθέτει έναν πλούσιο σε σίδηρο υγρό πυρήνα, δεύτερον επαρκή ενέργεια για να πραγματοποιεί τη μεταφορά θερμότητας και τρίτον δύναμη Coriolis για να συστρέφει το κυκλοφορούν ρευστό.

Ωστόσο, χρειάζονται να απαντηθούν και άλλα γριφώδη ερωτήματα για το μαγνητικό πεδίο. Για παράδειγμα γιατί αλλάζει πολικότητα στην πορεία του χρόνου.


Πηγή πρώτου άρθρου.

Ο Πάρκερ έστησε ένα μαθηματικό μοντέλο που τον οδήγησε στη θεώρηση ότι η ενέργεια που εκλύεται από τις πυρηνικές εκρήξεις στον Ηλιο δεν συσσωρεύεται απλά στην επιφάνειά του, αλλά ξεφεύγει από το ηλιακό πεδίο βαρύτητας και εκτοξεύεται συνεχώς στο Διάστημα υπό μορφή πλάσματος (καυτού, ιονισμένου αερίου) με την υπερηχητική ταχύτητα των 400.000 χλμ. /ώρα. Κατά τους υπολογισμούς του Πάρκερ, αυτός ο ηλιακός άνεμος - όπως τον ονόμασε - ξετυλίγεται με το σχήμα μιας έλικας του Αρχιμήδη προς όλες τις κατευθύνσεις. Φθάνοντας στη Γη συναντά το εξώτερο στρώμα της ατμόσφαιράς της (την ιονόσφαιρα) και το... βομβαρδίζει. Το μαγνητικό μας πεδίο αμύνεται, αλλά κατορθώνει να απωθήσει μόνο τα μισά ιόντα αυτού του ανέμου. Από τον συνεχή «βομβαρδισμό» δημιουργούνται τεράστια ηλεκτρικά φορτία που αφενός συμβάλλουν στη δημιουργία νεφών και αφετέρου θερμαίνουν την ιονόσφαιρα και την αναγκάζουν να απελευθερώσει ιόντα οξυγόνου. Τα ιόντα αυτά δεν κατορθώνουν να ξεφύγουν από το μαγνητικό πεδίο της Γης και σχηματίζουν ένα τεράστιο μπαλόνι ιόντων γύρω από τον πλανήτη. H μορφή του γήινου μαγνητικού πεδίου όμως είναι σαν ένα σωσίβιο με «μέση» στον ισημερινό και «τρύπα» στους πόλους. Επόμενο είναι από την όλη επίθεση του ηλιακού ανέμου στο μαγνητικό μας σωσίβιο να γίνεται ορατή η τριβή του νέφους ιόντων με την ατμόσφαιρά μας στα μαγνητικά αδύναμα σημεία μας."

Να σημειώσουμε σε αυτό το σημείο ότι ο ηλιακός άνεμος είναι μία συνεχής ροή φορτισμένων σωματιδίων (κυρίως πρωτόνια και ηλεκτρόνια) από τα εξωτερικά στρώματα της ατμόσφαιρας του Ήλιου. Τα σωματίδια αυτά συναντώντας το μαγνητικό πεδίο της Γης αναγκάζονται να παρεκκλίνουν από την πορεία τους, όπως ακριβώς η πλώρη ενός πλοίου αναγκάζει το νερό της θάλασσας να παρεκκλίνει από την πορεία του.


Παρόλο που το γήινο μαγνητικό πεδίο αναγκάζει τα περισσότερα σωματίδια του ηλιακού ανέμου να μείνουν μακριά από τη Γη, πολλά από αυτά περνούν στη γήινη μαγνητόσφαιρα. Τα περισσότερα συγκεντρώνονται σε δύο ζώνες, τις λεγόμενες ζώνες Van Allen (Van Allen Belts), ενώ αρκετά από αυτά υπάρχουν ελεύθερα στη γήινη μαγνητόσφαιρα.

H ΕΛΛΑΔΑ ΣΤΟΝ APH!
ΤΖΕΜΙΝΓΚΑ: ENA ΑΙΝΙΓΜΑΤΙΚΟ ΑΣΤΡΟ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ


Ο Ηλιος ετοιμάζεται για το μέγιστο του.


Δεν μπορείτε να πείτε τι συμβαίνει με την πρώτη ματιά, αλλά οι επιστήμονες λένε ότι ο ήλιος υποβλήθηκε μόλις σε μια σημαντική αλλαγή. Το μαγνητικό πεδίο του αστεριού μας έχει κτυπήσει.

Σίγουρο σημάδι πως το ηλιακό μέγιστο είναι εδώ κοντά.

Ο μαγνητικός βόρειος πόλος του ήλιου, που ήταν στο βόρειο ημισφαίριο ακριβώς μερικούς μήνες πριν, δείχνει τώρα το νότο. Είναι μια κατάσταση αναστροφής, αλλά όχι και απροσδόκητη για τους επιστήμονες της NASA.


Κάτω:Οι κύκλοι του Ήλιου, με την βοήθεια των ακτίνων-Χ. 
Παρατηρούμε πως πλησιάζει στο μέγιστό του.

"Αυτό συμβαίνει πάντα, κοντά στην εποχή του ηλιακού μεγίστου," λέει ο David Hathaway, ένας ηλιακός φυσικός στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Marshall . "Οι μαγνητικοί πόλοι ανταλλάσσουν τις θέσεις τους, στην αιχμή του κύκλου των ηλιακών κηλίδων. Στην πραγματικότητα, είναι μια καλή ένδειξη ότι το maximum της ηλιακής δραστηριότητας είναι πραγματικά εδώ."


Οι μαγνητικοί πόλοι του ήλιου θα παραμείνουν έτσι αντεστραμμένοι μέχρι το έτος 2012, όταν θα αντιστραφούν και πάλι. Αυτή η μετάβαση συμβαίνει, όσο ξέρουμε, στην αιχμή κάθε   11-ετούς κύκλου.


Το γήινο μαγνητικό πεδίο αντιστρέφεται επίσης αλλά με λιγότερη συχνότητα. Οι διαδοχικές αντιστροφές συμβαίνουν κατά διαστήματα από 5 χιλιάδες έτη έως και 50 εκατομμύρια έτη. Η τελευταία αντιστροφή συνέβη 740.000 έτη πριν. Μερικοί ερευνητές σκέφτονται πως ο πλανήτης ότι μας είναι πλήρης ημερών για μια ακόμη αντιστροφή, αλλά κανένας δεν ξέρει ακριβώς πότε θα εμφανιστεί η επόμενη αντιστροφή.


Αν και τα ηλιακά και επίγεια μαγνητικά πεδία συμπεριφέρονται διαφορετικά, έχουν κάτι κοινό: η μορφή τους. Κατά τη διάρκεια του ηλιακού ελάχιστου το πεδίο του ήλιου, όπως της γης, μοιάζει με το φάσμα ενός μαγνήτη, με μεγάλους κλειστούς βρόχους κοντά τον ισημερινό και τις ανοικτές δυναμικές γραμμές του πεδίου κοντά τους πόλους. Οι επιστήμονες καλούν έναν τέτοιο πεδίο "δίπολο". Το διπολικό πεδίο του ήλιου είναι περίπου τόσο ισχυρό όσο ο μαγνήτης ενός ψυγείου, ή περίπου 50 Gauss (μια μονάδα της μαγνητικής έντασης). Το γήινο μαγνητικό πεδίο είναι 100 φορές πιό ασθενές.

Κάτω: Το βασικό μαγνητικό πεδίο του ήλιου, όπως και της γης, 
μοιάζει και αυτό με το φάσμα ενός ευθύγραμμου μαγνήτη. 

 



Όταν φθάνει το ηλιακό μέγιστο και οι ηλιακές κηλίδες μαυρίζουν την όψη του ήλιου, το μαγνητικό πεδίο του αστεριού μας αρχίζει να αλλάζει. Οι ηλιακές κηλίδες είναι τοποθεσίες όπου έντονοι μαγνητικοί βρόχοι -- εκατοντάδες φορές ισχυρότεροι από το μαγνητικό πεδίο που το περιβάλλει -- κινούνται προς τα πάνω μέσω της φωτόσφαιρας.

"Οι μεσημβρινές ροές στην επιφάνεια του ήλιου μεταφέρουν τα μαγνητικά πεδία από τις κηλίδες μέσου πλάτους στους πόλους του ήλιου," εξηγεί ο Hathaway. "Οι πόλοι αλλάζουν φορά, επειδή αυτές οι ροές αλλάζουν τις φορές της μαγνητικής ροής." Το διπολικό πεδίο αποδυναμώνεται σταθερά καθώς  η αντίθετη κατευθυνόμενη ροή συσσωρεύεται στους πόλους του ήλιου μέχρι, στο ύψος του ηλιακού μεγίστου, οι μαγνητικοί πόλοι αλλάζουν πολικότητα και αρχίζουν να αυξάνονται προς την νέα κατεύθυνση.

Ο Hathaway παρατήρησε την πιό πρόσφατη πολική αντιστροφή σε ένα "μαγνητικό διάγραμμα πεταλούδων". Χρησιμοποιώντας τα στοιχεία που συλλέχθησαν από τους αστρονόμους στο Αμερικανικό Εθνικό Ηλιακό Παρατηρητήριο, σχεδίασε το μέσο μαγνητικό πεδίο του ήλιου, καθημερινά, σαν μια συνάρτηση του ηλιακού   γεωγραφικού πλάτους με τον χρόνο από το 1975 μέχρι σήμερα. Το αποτέλεσμα είναι κάποια καταγραφή διαγραμμάτων λουρίδων που αποκαλύπτει εξελισσόμενα μαγνητικά σχέδια στην επιφάνεια του ήλιου. "Καλείται διάγραμμα πεταλούδων," λέει, "επειδή οι ηλιακές κηλίδες κάνουν ένα σχέδιο σε αυτήν την πλοκή που μοιάζει με τα φτερά μιας πεταλούδας."

Στο διάγραμμα πεταλούδων, που απεικονίζεται κατωτέρω, οι πολικές περιοχές του ήλιου εμφανίζονται ως λουρίδες ομοιόμορφου χρώματος κοντά στις 90ο γεωγραφικού πλάτους. Όταν τα χρώματα αλλάζουν (σε αυτήν την περίπτωση από μπλε σε κίτρινο ή αντίστροφα αυτό σημαίνει πως οι πολικές περιοχές έχουν αντιστραφεί. 

Ανωτέρω: Σε αυτό το "μαγνητικό διάγραμμα πεταλούδων, " οι κίτρινες περιοχές καταλαμβάνονται με νότιο μαγνητικό πεδίο. Το μπλε δείχνει το βόρειο. Στα μέσα πλάτη το διάγραμμα κυριαρχείται από τα έντονα μαγνητικά πεδία επάνω από τις ηλιακές κηλίδες. Κατά τη διάρκεια του κύκλου ηλιακής κηλίδας, οι ηλιακές κηλίδες παρασύρονται, προς τον ισημερινό -- για αυτό και τα φτερά των πεταλούδων. Οι ομοιόμορφες μπλε και κίτρινες περιοχές κοντά τους πόλους αποκαλύπτουν τον προσανατολισμό του υποκείμενου διπολικού μαγνητικού πεδίου του ήλιου.

Οι τρέχουσες αλλαγές δεν είναι περιορισμένες στο χώρο αμέσως γύρω από το αστέρι μας, προσθέτει ο Hathaway. Το μαγνητικό πεδίο του ήλιου τυλίγει ολόκληρο το ηλιακό σύστημα σε μια φυσαλίδα που οι επιστήμονες καλούν η "ηλιόσφαιρα." Η ηλιόσφαιρα επεκτείνεται 50 έως 100 αστρονομικές μονάδες (Au) πέρα από την τροχιά του Πλούτωνα. Μέσα σε αυτό βρίσκεται το ηλιακό σύστημα -- το εξωτερικό είναι διαστρικό διάστημα.

"Οι αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο του ήλιου μεταφέρονται εξωτερικά μέσω της ηλιόσφαιρας από τον ηλιακό άνεμο," εξηγεί ο Steve Suess, ένας άλλος ηλιακός φυσικός στο κέντρο διαστημικής πτήσης Marshall. "Διαρκεί περίπου ένα έτος για να διαδοθούν οι διαταραχές με κάθε τρόπο από τον ήλιο στα εξωτερικά όρια της ηλιόσφαιρας."

Επειδή ο ήλιος περιστρέφεται (μιά φορά κάθε 27 ημέρες) το ηλιακό μαγνητικό πεδίο εξωτερικά μοιάζει με τη μορφή μιας του   σπείρας του Αρχημήδη. Πολύ επάνω από τους πόλους τα μαγνητικά πεδία στρίβουν.
Αριστερά: Ο Steve Suess της NASA προετοίμασε αυτό το σχήμα, το οποίο παρουσιάζει τα σπειροειδή μαγνητικά πεδία του ήλιου από ένα σημείο περίπου 100 Au από τον ήλιο.

Λόγω όλων των συστροφών και των στροφών, "ο αντίκτυπος της αντιστροφής του πεδίου στην ηλιόσφαιρα είναι περίπλοκος," λέει ο Hathaway. Οι ηλιακές κηλίδες είναι πηγές έντονων μαγνητικών κόμβων. Μέχρι τώρα κανένας δεν έχει δει τι συμβαίνει πραγματικά εκεί πάνω.

Αλλά τώρα, το μοναδικό διαστημικό σκάφος Ulysses μπορεί να δώσει στους επιστήμονες έναν πραγματικό έλεγχο της κατάστασης. Το σκάφος Ulysses, μια διεθνής κοινοπραξία της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Αντιπροσωπείας (ESA) και της NASA, προωθήθηκε το 1990 για να παρατηρήσει το ηλιακό σύστημα από τα πολύ υψηλά ηλιακά γεωγραφικά πλάτη. Κάθε έξι έτη το διαστημικό σκάφος πετά 2.2 Au (Αu=αστρονομική μονάδα απόστασης  ίση με την απόσταση Ήλιου-Γης) πέρα από τους πόλους του ήλιου. Κανένα άλλο σκάφος δεν δοκίμασε να ταξιδεύσει μέχρι τώρα, πάνω από το τροχιακό επίπεδο των πλανητών.

"Το σκάφος Ulysses που περνά ακριβώς κάτω από το νότιο πόλο του ήλιου," λέει ο Suess, ένας συνεργάτης της αποστολής. "Τώρα θα στραφεί προς τα πίσω και θα πετάξει πέρα από το βόρειο πόλο το φθινόπωρο. "

Δεξιά.Η πορεία του διαστημικού σκάφους Ulysses (Οδυσσέας).

"Αυτό είναι το σημαντικότερο μέρος της αποστολής μας," συνεχίζει. Το Ulysses τελευταία πέταξε πέρα από τους πόλους του ήλιου το 1994 και το 1996, κατά τη διάρκεια του ηλιακού ελάχιστου, και το σκάφος έκανε διάφορες σημαντικές ανακαλύψεις για τις κοσμικές ακτίνες, τον ηλιακό άνεμο, και ακόμη περισσότερα. "Τώρα ετοιμαζόμαστε να δούμε τους πόλους του ήλιου κατά τη διάρκεια του άλλου ακραίου Ηλιακού μέγιστου. Τα στοιχεία μας θα καλύψουν έναν πλήρη ηλιακό κύκλο." 


 

 

 

 

 

Οι κοσμικές ακτίνες συνδέονται με την κλιματική αλλαγή


Γερμανοί επιστήμονες έχουν βρει ένα σημαντικό κομμάτι από στοιχεία που συνδέουν τις κοσμικές ακτίνες με την κλιματική αλλαγή.

Έχουν ανιχνεύσει σμήνη φορτισμένων σωματιδίων στο κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας, που προκλήθηκαν πιθανώς από τη διαστημική ακτινοβολία.

Ισχυρίζονται δε ότι τα σμήνη αυτά μπορούν να οδηγήσουν σε συμπυκνωμένους πυρήνες, από τα οποία σχηματίζονται τα πυκνά σύννεφα.

Τα σύννεφα παίζουν έναν σημαντικό, αλλά μέχρι τώρα όχι πλήρως κατανοητό ρόλο στη δυναμική του κλίματος, με μερικούς τύπους να ενεργούν για να ψύξουν τον πλανήτη και άλλους να τον θερμαίνουν.

Το ποσό κοσμικών ακτίνων που φθάνουν στη Γη ελέγχεται κατά ένα μεγάλο μέρος από τον ήλιο, και πολλοί ηλιακοί επιστήμονες θεωρούν ότι η έμμεση επιρροή του άστρου μας στο Γήινο παγκόσμιο κλίμα έχει υποτιμηθεί.

Μερικοί σκέφτονται ότι ένα σημαντικό μέρος της ανόδου της παγκόσμιας θέρμανσης, που καταγράφεται στο 20ό αιώνα, μπορεί στην πραγματικότητα να έχει την προέλευσή του στις αλλαγές της ηλιακής δραστηριότητας - και όχι μόνο στην αύξηση στα αέρια του θερμοκηπίου που παράχθηκαν από τα ορυκτά καύσιμα.

Πρώτες αποδείξεις που βρίσκονται

Η Γερμανική ομάδα, από το Ινστιτούτο Max Planck της Πυρηνικής Φυσικής στη Χαϊδελβέργη, χρησιμοποίησε ένα μεγάλο φασματόμετρο μάζας των ιόντων, το οποίο που ανυψώθηκε με ένα αεροσκάφος.

Ισχυρίζονται ότι οι μετρήσεις ότι τους "έχουν ανιχνεύσει για πρώτη φορά στην ανώτερη τροπόσφαιρα μεγάλα θετικά ιόντα με μαζικούς αριθμούς μέχρι 2500".

Και ολοκληρώνουν: "Οι παρατηρήσεις μας παρέχουν ισχυρά στοιχεία για το σχηματισμό ιόντων και την αύξηση σωματιδίων αερολυμάτων στην ανώτερη τροπόσφαιρα."

Οι επιστήμονες αυτοί εκθέτουν τα συμπεράσματά τους στο περιοδικό Geophysical Research Letters, ένα περιοδικό της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης.

Υποστηρίζουν δε τη θεωρία ότι οι κοσμικές ακτίνες μπορούν να επηρεάσουν την κλιματική αλλαγή και να έχουν επιπτώσεις στην albedo -ανακλαστικότητα των νεφών - που είναι η δυνατότητα των νεφών να ανακλούν το φως.

Κοσμικές ακτίνες και σύννεφα

O ηλιακός αέρας του ήλιου και το μαγνητικό πεδίο προστατεύουν το ηλιακό σύστημα θέρμανσης, αερισμού και κλιματισμού από τις κοσμικές ακτίνες (πολύ ενεργητικά μόρια και ακτινοβολία από το εξωτερικό διάστημα)
Οι αλλαγές στην ηλιακή δραστηριότητα έχουν επιπτώσεις στην απόδοση της ασπίδας και πόσες κοσμικές ακτίνες παiρνούν κατευθείαν στη γη
Η θεωρία προτείνει ότι οι κοσμικές ακτίνες μπορούν "να σπείρουν" τα σύννεφα
Μερικά δορυφορικά στοιχεία έχουν εμφανίσει στενή αντιστοιχία μεταξύ του ποσού σύννεφου πέρα από τη γη και της μεταβαλλόμενης ροής στις κοσμικές ακτίνες που φθάνουν στον πλανήτη

Προς τα έξω και προς τα μέσα

Η σημασία των νεφών στο κλιματικό σύστημα περιγράφεται από το κέντρο Tyndall για την Έρευνα της Κλιματικής Αλλαγής, στο Βρετανικό Πανεπιστήμιο της Ανατολικής Αγγλίας (UEA). Το κέντρο αυτό περιγράφει τα εξής: "Τα νέφη επηρεάζουν έντονα το πέρασμα της ακτινοβολίας μέσω της Γήινης ατμόσφαιρας. Αντανακλούν ένα μέρος της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας μικροκυμάτων προς τα πίσω στο διάστημα και απορροφούν ένα μέρος της εξερχόμενης επίγειας ακτινοβολίας των μακρών κυμάτων: δημιουργώντας ψύξη και θέρμανση, αντίστοιχα."

Και η κλιματολογική ερευνητική μονάδα του UEA εξηγεί την πολυπλοκότητα του ρόλου των νεφών στην κλιματική αλλαγή. Η ερευνητική αυτή ομάδα εξηγεί: "Η ανατροφοδότηση μέσω των νεφών μπορεί να είναι μεγάλη, αλλά δεν είναι γνωστό ακόμα πόσο".

"Τα χαμηλά νέφη τείνουν να ψύξουν, τα υψηλά νέφη τείνουν να θερμάνουν. Τα υψηλά σύννεφα τείνουν να έχουν χαμηλότερη ανακλαστικότητα (albedo) και να ανακλούν λιγότερο ηλιακό φως προς τα πίσω στο διάστημα από τα χαμηλά σύννεφα".

Σύγχυση για το ρόλο τους

Νέφη στον Ουρανό: "Τα σύννεφα είναι γενικά καλοί απορροφητές των υπέρυθρων ακτίνων, αλλά τα υψηλά σύννεφα έχουν πιό ψυχρές κορυφές από τα χαμηλά σύννεφα, έτσι εκπέμπουν λιγότερη υπέρυθρη προς το διάστημα.

Οι ιδιότητες των νεφών, μάλιστα, μπορούν να αλλάξουν με ένα μεταβαλλόμενο κλίμα, και τα αερολύματα που παράγονται από τον άνθρωπο, μπορούν να μπερδέψουν την επίδραση του αερίου του θερμοκηπίου πάνω στα σύννεφα.

Ανάλογα με το κατά πόσον και με ποιό τρόπο γίνονται οι μεταβολές στη νεφοκάλυψη, η ανατροφοδότηση (feedback) των νεφών θα μπορούσε σχεδόν να προκαλέσει τη μισή ή σχεδόν τη διπλή θέρμανση, λένε οι επιστήμονες.

Πολλοί επιστήμονες συμφωνούν ότι η Γήινη επιφάνεια εμφανίζεται να είναι θερμότερη, ενώ οι χαμηλές θερμοκρασίες της ατμόσφαιρας παραμένουν αμετάβλητες.

Χαμένος σύνδεσμος

Η έρευνα που δημοσιεύθηκε τον τελευταίο Αύγουστο (2002) πρότεινε ότι οι ακτίνες μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στη νεφοκάλυψη, που θα μπορούσε να εξηγήσει το αίνιγμα της παγκόσμιας θέρμανσης.

Η απόκλιση στις θερμοκρασίες έχει οδηγήσει μερικούς επιστήμονες να υποστηρίξουν ότι η περίπτωση να έχει προκαλέσει ο άνθρωπος την κλιματική αλλαγή είναι ασθενής, επειδή η επιρροή μας πρέπει πιθανώς να εμφανίζει μια ομοιόμορφη άνοδο της θερμοκρασίας, από την επιφάνεια προς τα πάνω, μέσω της ατμόσφαιρας.

Αν και οι ερευνητές έχουν προτείνει ότι οι αλλαγές στη νεφοκάλυψη θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εξήγηση της απόκλισης, κανένας όμως επιστήμονας δεν ήταν σε θέση να λογαριάσει για τα ποικίλα σχεδιαγράμματα της θέρμανσης.

Τέλος η μελέτη αυτή πρότεινε ότι οι κοσμικές ακτίνες, που είναι μικροσκοπικά φορτισμένα σωματίδια τα οποία βομβαρδίζουν όλους τους πλανήτες με μεταβαλλόμενη συχνότητα ανάλογα με την ένταση του ηλιακού ανέμου, θα μπορούσαν να είναι ο χαμένος σύνδεσμος, στην εξήγηση της αύξησης της παγκόσμιας αύξησης.

Κοσμικές ακτίνες και νέφη

Το μαγνητικό πεδίο του ήλιου και ο ηλιακός άνεμος προστατεύουν το Ηλιακό μας σύστημα από τις κοσμικές ακτίνες, που είναι πολύ ενεργητικά σωματίδια και ακτινοβολίες που προέρχονται από το διάστημα.

Οι μεταβολές στην ηλιακή δραστηριότητα θα έχουν επίδραση στην απόδοση αυτής της ασπίδας και στη ποσότητα της κοσμικής ακτινοβολίας που διέρχεται από τη Γη.

Μερικές θεωρίες δείχνουν ότι οι κοσμικές ακτίνες μπορούν να παραγάγουν νέφη. Ενώ κάποια στοιχεία δορυφόρων έχουν δείξει μια στενή σχέση μεταξύ της ποσότητας των νεφών πάνω από τη Γη και της μεταβολής της ροής των κοσμικών ακτίνων που φθάνουν στον πλανήτη μας.


Πηγή τρίτου άρθρου.

Το ασταθές μαγνητικό πεδίο της Γης


Το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας είναι σε μια σταθερή κατάσταση μεταβολών, λένε ερευνητές που τώρα τελευταία άρχισαν να καταλαβαίνουν πώς συμπεριφέρεται και γιατί. 


Δεξιά: Η κίνηση του Βόρειου Πόλου της Γης κατά μήκος της Καναδικής Αρκτικής περιοχής, 1831--2001.
Κάθε λίγα χρόνια ένας ειδικός επιστήμονας, ο Larry Newitt της Γεωλογικής Έρευνας του Καναδά, πηγαίνει για έρευνα του μαγνητικού πεδίου της Γης στην Καναδική περιοχή της Αρκτικής. Πετάει με αεροπλάνο πάνω από τα διάσπαρτα νησιά και μετράει με πυξίδες και άλλα όργανα το μαγνητικό πεδίο και πάντα το βρίσκει να μετακινείται, να μετατοπίζεται.

Προς το παρόν βρίσκεται στο Βόρειο Καναδά, περίπου 600 km από την κοντινότερη πόλη και κάνει τις μετρήσεις του.
Από την ιστορία

Τα αρχεία του παλαιομαγνητισμού (Η μελέτη της ιστορίας του γήινου μαγνητισμού λέγεται παλαιομαγνητισμός) δείχνουν ότι το γεωμαγνητικό πεδίο υπάρχει για τουλάχιστον τρία δισεκατομμύριο χρόνια. Εντούτοις, το πεδίο που βασίζεται στο μέγεθος και την ηλεκτρική αγωγιμότητα του γήινου πυρήνα, εάν δεν παραγόταν συνεχώς, θα είχε διασπαστεί περίπου σε 20.000 χρόνια, καθώς η θερμοκρασία του πυρήνα είναι πάρα πολύ υψηλή για να στηρίξει το μόνιμο μαγνητισμό. Επιπλέον, τα αρχεία του παλαιομαγνητισμού δείχνουν ότι η πολικότητα του μαγνητικού πεδίου έχει αντιστραφεί πολλές φορές κατά το παρελθόν, ο μέσος χρόνος μεταξύ των αντιστροφών είναι κατά προσέγγιση 200.000 χρόνια.

Υπάρχουν βέβαια και μεμονωμένα γεγονότα αντιστροφής που κρατούν λίγες χιλιάδες χρόνια.
Οι επιστήμονες από καιρό ξέρουν ότι ο μαγνητικός πόλος μετακινείται. Ο James Ross εντόπισε το Βόρειο Πόλο για πρώτη φορά το 1831 μετά από ένα εξαντλητικό αρκτικό ταξίδι κατά τη διάρκεια του οποίου το σκάφος του είχε κολλήσει στον πάγο για τέσσερα χρόνια.

Κανένας άλλος δεν ξαναπήγε εκεί κατά τον 19ο αιώνα. Το 1904, ο Roald Amundsen βρήκε τον Βόρειο Πόλο αλλά ανακάλυψε ότι είχε μετακινηθεί -- τουλάχιστον 50 km από την εποχή του Ross.

Ο Βόρειος Πόλος συνεχίζει να κινείται, κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα, με μια μέση ταχύτητα 10 km ετησίως, πρόσφατα δε επιταχύνθηκε και έφτασε τα 40 km ετησίως, λέει o Newitt. Με αυτό το ρυθμό θα αφήσει τη Βόρεια Αμερική και σε μερικές δεκαετίες θα φθάσει στη Σιβηρία.

Η παρακολούθηση του Βόρειου μαγνητικού πόλου είναι η εργασία του Newitt. "Συνήθως κάθε λίγα χρόνια βγαίνουμε και ελέγχουμε τη θέση του," λέει. "Όμως, θα πρέπει να κάνουμε περισσότερα ταξίδια τώρα που κινείται τόσο γρήγορα."

Το γήινο μαγνητικό πεδίο αλλάζει και με άλλους τρόπους, επίσης: Οι βελόνες των πυξίδων στην Αφρική, παραδείγματος χάριν, αλλάζουν κατεύθυνση περίπου 1 βαθμό της μοίρας ανά δεκαετία. Και συνολικά το μαγνητικό πεδίο έχει αποδυναμωθεί κατά 10% από το 19ο αιώνα.

Όταν αυτό αναφέρθηκε από τους ερευνητές σε μια πρόσφατη συνεδρίαση της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης, πολλές εφημερίδες ανέφεραν την ιστορία. Ένας χαρακτηριστικός τίτλος μιας εφημερίδας ήταν : "Καταρρέει το γήινο μαγνητικό πεδίο;"

Πιθανώς όχι. Όσο αξιοπρόσεκτες κι εάν φαίνονται αυτές οι αλλαγές, είναι ήπιες συγκρινόμενες με όσα έχει κάνει το μαγνητικό πεδίο της γης κατά το παρελθόν", λέει ο καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας Gary Glatzmaier.

Αριστερά
Μαγνητικές λουρίδες γης γύρω από μεσο-ωκεάνιες ράχες αποκαλύπτουν την ιστορία του μαγνητικού πεδίου της Γης εδώ και εκατομμύρια χρόνια.
 
Καθώς ο λειωμένος βράχος (μάγμα) ανυψώνεται, φτάνει στις μεσο-ωκεάνιες ράχες και απλώνεται οπότε ψύχεται, ενώ τα μαγνητισμένα μεταλλεύματα διατηρούν την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου 

Κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, οι βράχοι του θαλάσσιου πυθμένα διατηρούν την ιστορία της αντιστροφής των πόλων

Αυτά τα γεγονότα της αντιστροφής των πόλων μπορούν να κρατήσουν ίσως και 10.000 χρόνια μέχρι να ολοκληρωθούν.

Η τελευταία σημαντική αντιστροφή των πόλων εμφανίζεται να έγινε πριν περίπου 780.000 χρόνια

Μερικές φορές το πεδίο αλλάζει εντελώς. Ο Βορράς και ο Νότος ανταλλάσσουν τις θέσεις τους. Τέτοιες αντιστροφές, που καταγράφονται στο μαγνητισμό των αρχαίων βράχων, είναι απρόβλεπτες. 


Γίνονται κατά  ανώμαλα χρονικά διαστήματα κατά μέσο όρο περίπου 300.000 χρόνια. Η τελευταία αντιστροφή ήταν 780.000 έτη πριν. Φτάνουμε στην αντιστροφή; Κανένας δεν ξέρει.


Σύμφωνα με τον Glatzmaier, η τρέχουσα μείωση κατά 10% δεν σημαίνει ότι επίκειται και η αντιστροφή. "Το πεδίο αυξάνεται ή μειώνεται συνέχεια", λέει. "Το ξέρουμε από τις μελέτες του παλαιομαγνητικού αρχείου".


Το σημερινό γήινο μαγνητικό πεδίο είναι, στην πραγματικότητα, πολύ ισχυρότερο από το κανονικό. Η μαγνητική διπολική ροπή, ένα μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου, είναι τώρα 8 × 1022 amps × m2 . Αυτή η ένταση είναι διπλάσια του μέσου όρου τα τελευταία 1 εκατομμύρια χρόνια 4 × 1022 amps × m2

Για να καταλάβουμε τι συμβαίνει, αναφέρει ο Glatzmaier, πρέπει να κάνουμε ένα ταξίδι στο κέντρο της Γης όπου παράγεται το μαγνητικό πεδίο.

Στην καρδιά του πλανήτη μας βρίσκεται μια στερεά σφαίρα σιδήρου, τόσο καυτή όσο και η επιφάνεια των του ήλιου. Οι ερευνητές την ονομάζουν 'εσωτερικό πυρήνα'.

Είναι πραγματικά ένας άλλος κόσμος μέσα στον κόσμο. Ο εσωτερικός πυρήνας έχει μέγεθος το 70% του φεγγαριού. Περιστρέφεται με το δικό του ρυθμό, γρηγορότερα από την επιφάνεια της Γης, κατά 0.2° του γεωγραφικού μήκους κάθε χρόνο, και έχει και το δικό του ωκεανό: ένα πολύ βαθύ στρώμα υγρού σιδήρου, που είναι γνωστός ως ο 'εξωτερικός πυρήνας'.

Το γήινο μαγνητικό πεδίο προέρχεται από αυτόν τον ρευστό 'ωκεανό' του σιδήρου, ο οποίος είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού και βρίσκεται σε μια συνεχή κίνηση.

Ο εξωτερικός πυρήνας έχει επίσης τους 'τυφώνες' του -- δίνες που τροφοδοτούνται από τις δυνάμεις Coriolis της γήινης περιστροφής. Αυτές οι σύνθετες κινήσεις παράγουν το μαγνητισμό του πλανήτη μας μέσω του φαινομένου του δυναμό.

Χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις της μαγνητουδροδυναμικής, ένας κλάδος της φυσικής που εξετάζει τα αγώγιμα ρευστά και τα μαγνητικά πεδία, ο Glatzmaier και ο συνάδελφος του Paul Roberts έχουν δημιουργήσει ένα μοντέλο σε  υπερυπολογιστές, του εσωτερικού της Γης.

Το λογισμικό τους θερμαίνει τον εσωτερικό πυρήνα, αναδεύει τον μεταλλικό ωκεανό που βρίσκεται πάνω του και υπολογίζει το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται. Τρέχουν τον κώδικά τους που μιμείται μια περίοδο εκατοντάδων χιλιάδων χρόνων και έτσι παρατηρούν τι συμβαίνει.

Αυτό που βλέπουν μιμείται την πραγματική Γη. Βλέπουν το μαγνητικό πεδίο να λιώνει σαν κερί και να εξασθενίζει, τους πόλους να μετακινούνται και, περιστασιακά, να αλλάζουν κατεύθυνση.

Ξέρουν ότι η μεταβολή είναι κάτι το νορμάλ και γι' αυτό δεν έχουν καμία έκπληξη. Η πηγή του πεδίου, ο εξωτερικός πυρήνας, είναι από μόνος του στροβιλώδης, ταραγμένος.

"Υπάρχει κάτι το χαοτικό εκεί κάτω", σημειώνει ο Glatzmaier. "Οι αλλαγές που ανιχνεύουμε στην επιφάνεια του πλανήτη μας είναι ένα σημάδι εκείνου του εσωτερικού χάους".

Έχουν μάθει επίσης τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια μιας μαγνητικής αντιστροφής. Οι αντιστροφές χρειάζονται πολλές χιλιάδες χρόνια για να ολοκληρωθούν, και κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής -- αντίθετα με τη λαϊκή πεποίθηση -- το μαγνητικό πεδίο δεν εξαφανίζεται.

 
"Απλώς γίνεται πιο περίπλοκο", εξηγεί ο Glatzmaier. Οι μαγνητικές γραμμές του πεδίου κοντά στη γήινη επιφάνεια γίνονται πιο στριφτές και μπλεγμένες, και οι μαγνητικοί πόλοι εμφανίζονται σε ασυνήθιστες θέσεις. Ένας Νότιος μαγνητικός πόλος μπορεί να προκύψει πάνω από την Αφρική, παραδείγματος χάριν, ή ένας Βόρειος πόλος πάνω από την Ταϊτή.

Πολύ παράξενο. Αλλά, πρόκειται για ένα πλανητικό μαγνητικό πεδίο και μας προστατεύει ακόμα από τη διαστημική ακτινοβολία και τις ηλιακές καταιγίδες.

Και, ως μπόνους, η Ταϊτή θα μπορούσε να δει και το Βόρειο Σέλας. Σε μια τέτοια εποχή, η δουλειά του γεωφυσικού Larry Newitt θα ήταν διαφορετική. Αντί να κρυώνει στον Καναδά, θα μπορούσε να απολαύσει το θερμό Νότιο Ειρηνικό, πηγαίνοντας από το ένα τροπικό νησί στο άλλο, κυνηγώντας για τους μαγνητικούς πόλους ενώ τα Σέλη θα χορεύουν πάνω του. 



Από την wikipedia η Γη και η ατμόσφαιρα

Δεν υπάρχουν σχόλια:

NASA Image of the Day

Loading...
Related Posts with Thumbnails