V diskuzích o podstatě klimatických změn sem tam můžeme narazit na argument, že změny klimatu způsobuje sluneční aktivita nebo změna oběhu Země kolem Slunce. Jak je to doopravdy se dozvíte v tomto videu o mimozemských klimatických vlivech.

Slunce a sluneční cykly

Typem hvězdy se Slunce řadí mezi žluté trpaslíky s teplotou povrchu 5 500 °C. Její stáří se datuje na zhruba 4,5 mld. let a zhruba ještě dalších 7 mld. let bude zářit. Slunce je náš hlavní zdroj tepla pro naši planetu. Proto dává smysl předpokládat, že zvýšení zářivého výkonu Slunce pocítíme i na teplotě na Zemi. Podívejme se tedy, jak se vyzařování Slunce mění.

Slunce září díky termonukleární přeměně vodíku na helium. Tyto plyny jsou zde ve formě plazmatu – vysoce horkého elektricky nabitého plynu. Z fyziky víme, že pohyb elektrického náboje vytváří magnetické pole. Toky plazmatu způsobují, že Slunce má velmi silné magnetické pole. Jako každý magnet má také dva své póly – severní a jižní. Během 11-letého cyklu se tyto póly prohodí.

Během tohoto cyklu nastává stav Slunce, kterému říkáme solární maximum. Při něm je zářivý výkon slunce větší než obvykle a jeho povrch je divoký, plný bouří a slunečních erupcí, které vrhají kvanta hvězdné hmoty do okolí. Vizuálně tuto fázi poznáme podle velkého počtu slunečních skvrn. Co to sluneční skvrna je?

Sluneční skvrna je narušení magnetického pole Slunce, která omezí tok horkého plazmatu na povrch. Proto jsou studenější a tmavší než okolní povrch. Chladnější jsou asi o 1800 °C, jsme tedy na nějakých 3700 °C, takže stále žádný chládek. I přes zvýšený počet chladných skvrn zbytek bouřícího povrchu způsobí vyšší vyzařování ze Slunce. Solární minimum je naopak fáze ve slunečním cyklu, kdy je povrch klidný a s minimem slunečních skvrn. Zářivý výkon je v tomto období nižší.

To bychom tedy měli,, výkyvy ve sluneční aktivitě existují a jsou pravidelné. Jsou ale dost silné na to, aby měly vliv na změny klimatu? Pojďme se podávat, co říkají data.

Změřené průběhy sluneční aktivity

Graf změny zářivého výkonu dopadajícího na vnější hranici atmosféry + graf průměrné zemské teploty

Na tomto grafu od NASA vidíme několik křivek. Ty žluté popisují zářivý výkon na 1 m2, který doputuje k vnější hranici atmosféry. Světlé křivky jsou konkrétní hodnoty, ty tlustší jsou 11-leté klouzavé průměry (průměr za předchozích 11 let) – ty lépe ukazují trendy. Červené křivky vůči tomu ukazují průměrnou teplotu měřenou na Zemi. Vidíme, že ozáření Země Sluncem se pohybovalo za posledních 140 let mezi 1 362 až 1 360 W/m2. To je výkon dopadající na 1 m2, který je nad atmosférou natočený kolmo ke slunečním paprskům. Pojďme si trochu zauvažovat o vlivu slunečního záření na klima. Při nejlepší vůli i s těmi 2 W dělá proměnlivost dopadajícího záření na úrovni 0,15 %. A to jde o rozsah, žádný nárůst. Dále si všimněte posledních 40 let, kdy ozáření Země Sluncem klesalo, zatímco teplota na Zemi prudce rostla. Podíváme-li se na poslední dva sluneční cykly, tak jejich minima byla nejslabší za posledních 140 let, takže se nacházíme v období, kdy je Slunce relativně málo aktivní. Graf nám trochu zkresluje rozsah těch výkonů, protože nevidíme těch zbylých 1360 W a zářivý výkon zde vypadá velmi proměnlivě. Kdybychom jej viděli celý, tak uvidíme spíš něco takového – (pohyblivý graf) víceméně výkon, který se drobnými odchylkami drží kolem 1361 W/m^2. Z dat tedy vidíme, že není žádný rostoucí trend sluneční aktivity, který by mohl zvyšovat teplotu na Zemi Navíc, pokud by Slunce bylo zodpovědné za nárůst teploty na Zemi, pravděpodobně by také byly prohřátější všechny vrstva atmosféry. Na tomto grafu dlouhodobě měřené teploty stratosféry (té vrstvy atmosféry nad troposférou ale vidíme opak (té vrstvy atmosféry nad troposférou) oproti dlouhodobému průměru (https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/state-climate-2011-stratospheric-temperature ověř copyright). Je zde dlouhodobě sestupný trend. Ten je narušen epizodami sopečných výbuchů, které vrhnou velké množství prachu do troposféry a tam sluneční záření odráží zpátky do stratosféry a dále do vesmíru. Nedochází tím pádem k tak silnému pohlcování záření skleníkovým efektem a stratosféra se na pár let ohřeje. Každopádně zde vidíme opačný trend oproti dlouhodobě rostoucím teplotám vzduchu při povrchu. Pod takovým množstvím důkazů nezbývá nic jiného než kapitulovat s teorií, že Slunce způsobuje globální oteplování. (Možná nějakou scénku ze simpsonů, třeba jak opilá armáda kapitulovala ve springfieldu). Hoď tam pak IPCC diagram o radiačním působení na povrchu 8.20 - za posledních 30 let je změna radiačního působení slunce zanedbatelná a lehce hraje proti oteplován - to nevím jestli bude třeba

 

Zajímavější a mnohem komplikovanější fenomén, který ovlivňuje zemské klima jsou Miljankovičovy cykly. Z běžného života víme, že jaký žár cítíme u ohně, závisí na síle ohně a na tom, jak jsem od ohně daleko. To je dobrá analogie naší vesmírné situace. Sílu ohně, tedy slunce, už jsme si vysvětlili. Teď jak se to má s tou vzdáleností… Miljankovičovy cykly dělají se Zemí tři důležité věci.
1) Mění výstřednost oběžné dráhy Země kolem slunce
Země obíhá kolem Slunce po dráze, která má tvar elipsy, takového zploštělého kruhu. Tvar této dráhy ale není stálý. V cyklu dlouhém 100 000 let se díky gravitačnímu působení Jupiteru a Saturnu mění tvar oběžné dráhy z téměř kruhové na více eliptickou a zpět.
2) Změna náklonu zemské osy.
Víme, že Země rotuje kolem osy, která není kolmá na rovinu oběhu. To by musela rotovat, kolem té tečkované, která je kolmá na rovinu oběhu Země kolem Slunce (ta elipsa zde). Úhel mezi těmito dvěma přímkami se ale mění v rozmezí 22,1°-24,5° v cyklech 41 000 let dlouhých. Teď jsme zhruba uprostřed na hodnotě 23,4°, přičemž maximum náklonu nastalo před 10 700 lety a minimum nastane za 9 800 let.
3) Poslední a na představu nejtěžší vliv na pohyby země je axiální precese. Pomůže nám k tomu tento obrázek. Co na něm vidíme? Důležité je vidět, že v každém časovém okamžiku je úhel mezi osou rotace a touto svislou osou stejně velký. Pro představu klidně vezměme těch současných 23,4 °. I přes tento stálý úhel vidíme, že se mění to, kam osa rotace míří. V současné době míří na Polárku, proto podle ní na severní polokouli poznáme sever. Za pár tisíc let už to ale bude jiná hvězda, protože se poloha zemské osy změní. Cyklus axiální precese trvá 27 770 let.
Co je zde třeba říci, tak v současnosti je vědecká shoda na tom, že Miljankovičovy cykly způsobovaly střídání dob ledových a meziledových.
Hlavní argumenty proč ale Miljankovičovy nejsou odpovědné za současné klimatické změny jsou 2.
...
Za 1) jejich perioda je příliš dlouhá a za druhé, čistě podle pozice v Milankovičových cyklech nás řadí do doby meziledové a měli bychom pokračovat teplotně sestupném trendu, který započal před 6000 lety.