Vairāk

21.2: Astronomiskās ietekmes - ģeozinātnes

21.2: Astronomiskās ietekmes - ģeozinātnes


Ja ienākošais saules starojums (insolācija) mainās, tad Zemes radiācijas budžets tiks pielāgots, iespējams, mainot klimatu. 2,21).

1920. gados astrofiziķis Milutins Milankovičs ierosināja, ka lēnas svārstības Zemes orbītā ap sauli var mainīt Saules un Zemes attālumu. Attāluma izmaiņas maina insolāciju saskaņā ar apgrieztā kvadrāta likumu (2.16. Ekvivalents), tādējādi veicinot klimata izmaiņas. Vēlāk tika konstatēts, ka ledus laikmeta atkārtošanās (secināta no ledus un nogulumu serdeņiem) ir saistīta ar orbītas īpašībām, apstiprinot viņa hipotēzi. Milankovičs koncentrējās uz trim orbītas raksturlielumiem: ekscentriskumu, slīpumu un precesiju.

21.2.1.1. Ekscentriskums

Zemes elipsveida orbītas forma ap sauli (21.7. Att.) Lēnām svārstās starp gandrīz apļveida (ekscentriskums e ≈ 0,0034) un nedaudz eliptisks (e ≈ 0,058). Salīdzinājumam - ideālam lokam ir e = 0. Citu planētu (galvenokārt Jupitera un Saturna) gravitācijas spēki izraisa šīs ekscentriskuma svārstības.

21.7. Attēls Zemes orbītas raksturojumu skice (pārspīlēta). a) Ekscentriskuma variācijas. Zaļā līnija rāda apļveida orbītu. Plāna melna līnija ir elipsveida orbīta. b) slīpuma variācijas.

Zemes ekscentriskumu jebkurā laikā (pagātnē vai nākotnē) var aprēķināt, izmantojot N kosinusa terminu summu:

sākt {izlīdzināt} e apm. e_ {o} + summa_ {i = 1} ^ {N} A_ {i} cdot cos pa kreisi [C cdot pa kreisi ( frac {t} {P_ {i }} + frac { phi_ {i}} {360 ^ { circ}} right) right] tags {21.12} end {align}

kur eo = 0.0275579 un t ir laiks gados attiecībā pret 2000. kalendāro gadu. Katram kosinusa terminam (ti, katram i indeksam no 1 līdz N) izmantojiet orbitālos koeficientus, kas norādīti 21. – 1. Tabulā (šīs nodaļas beigās, sadaļa 21.10.3), kur Ai ir amplitūdas, Pi ir svārstību periodi gados, ϕi ir fāzes nobīdes grādos. C jābūt 360 ° vai 2 · π radiānam, atkarībā no trigonometriskā argumenta, kas nepieciešams jūsu kalkulatorā, izklājlapā vai programmēšanas valodā.

21.8. Attēlā parādīta ekscentriskums (purpura līkne augšpusē), kas aprēķināta, izmantojot visus 20 nosacījumus, laikiem sākot no 1 miljona gadu pagātnē līdz 1 miljonam gadu nākotnē.

21.8. Attēls Milankoviča teorijā pagātnes un nākotnes orbītas raksturlielumi, kas aprēķināti, izmantojot ekvivalentu sērijas aproksimācijas, izmantojot visus terminus (sk. Šīs nodaļas beigās 21.-1. (Plkst. 21.12 - 21.20). Apakšējā līkne parāda relatīvās temperatūras izmaiņas, kas aprēķinātas no ledus un nogulumu serdeņiem. Ledus laikmeti (ledus periodi) ir nokrāsoti ciāna. Precesija ir paredzēta vasaras saulgriežiem (t.i., tiek izmantots tikai e · sin (ϖ) termins). Datu punkti ik pēc 500 gadiem top 4 diagrammās tika atrasti, izmantojot aprēķinus no Laskar un kolēģu nodrošinātās tīmekļa lapas, kuru 2015. gada 15. augustā atjaunināja M. Gastineau. http://vo.imcce.fr/insola/earth/onli...line/index.php

Parauga pieteikums

Uzzīmējiet elipses ekscentriskumam 0, 0,005, 0,058 un 0,50. Padomi: (x, y) koordinātas norāda x = a · cos (t) un y = b · sin (t), kur t svārstās no 0 līdz 2π radiāniem. Pieņemsim, ka daļēja galvenā ass ir a = 1, un iegūstiet semināra asi no b = a · (1 - e2) 1/2.

Atrodiet atbildi

Uzzīmēts pa labi:

Ekspozīcija. Pirmās 3 līknes (vienmērīgas zaļas līnijas) izskatās identiskas. Tādējādi visā Zemes ekscentriskuma diapazonā (0,0034 ≤ e ≤ 0,58) mēs redzam, ka Zemes orbīta ir gandrīz apaļa (e = 0).

Parauga pieteikums.

Aptuveni Zemes orbītas ekscentriskums pirms 600 000 gadiem (t.i., 600 000 gadus pirms 2000. gada), izmantojot N = 5.

Atrodiet atbildi.

Dots: t = –600 000 gadi (negatīva zīme pagātnei).

Atrodiet: e (bez dimensijas).

Izmantojiet ekv. (21.12) ar datiem no 21-1. Tabulas: e ≈ 0,0275579

+ 0.010739 · cos [2π · (–600000yr / 405091yr + 170.739 ° / 360 °)]

+ 0,008147 · cos [2π · (–600000yr / 94932yr + 109,891 ° / 360 °)]

+ 0,006222 · cos [2π · (–600000yr / 123945yr - 60,044 ° / 360 °)]

+ 0,005287 · cos [2π · (–600000yr / 98857yr - 86.140 ° / 360 °)]

+ 0,004492 · cos [2π · (–600000yr / 130781yr + 100,224 ° / 360 °)]

e ≈ 0,0275579 + 0,0107290 + 0,0081106 + 0,0062148 - 0,0019045 - 0,0016384 ≈ 0.049 (bezizmēra)

Pārbaudiet: 0,0034 ≤ e ≤ 0,058 paredzētajā Zemes ekscentriskuma diapazonā. Gandrīz piekrīt precīzai atbildei 0,047 no 21.8. Attēla, izmantojot visus N = 20 nosacījumus.

Ekspozīcija: An starpslāņu (bez ledus laikmeta) periods beidzās, un jauns ledus sākās (ledus laikmeta) periods.

21-1. Tabula. Šajā tabulā ir parādīti tikai pirmie 4 vai 5 orbitālo sēriju aprēķinu faktori, kas izmantoti lietojumprogrammu paraugos. Lai redzētu visus 20 līdz 26 faktorus, kas tika izmantoti, lai izveidotu 21.8. Attēlu, izmantojiet 21-1b tabulu 21.10.3. Sadaļā šīs nodaļas beigās.
indekssAP (gadi)ϕ (grādi)
Ekscentriskums:

i = 1

2

3

4

5

0.010739

0.008147

0.006222

0.005287

0.004492

405,091.

94,932.

123,945.

98,857.

130,781.

170.739

109.891

–60.044

–86.140

100.224

Slīpums:

j = 1

2

3

4

0.582412°

0.242559°

0.163685°

0.164787°

40,978.

39,616.

53,722.

40,285.

86.645

120.859

–35.947

104.689

Klimatiskā precession:

k = 1

2

3

4

5

0.018986

0.016354

0.013055

0.008849

0.004248

23,682.

22,374.

18,953.

19,105.

23,123.

44.374

–144.166

154.212

–42.250

90.742

Vienkāršoti no Laskar, Robutel, Joutel, Gastineau, Correia & Levrard, 2004: ilgtermiņa skaitliskais risinājums Zemes insolācijas daudzumiem. “Astronomija un astrofizika”, 428, 261-285.

Ar aci mēs redzam divas ekscentriskuma virspusējas svārstības, kuru periodi ir aptuveni 100 un 400 kiri (kur “kir” = kilogramu gadi = 1000 gadi). Pirmā svārstība ļoti labi korelē ar aptuveni 100 kīru periodu vēsiem notikumiem, kas saistīti ar ledus laikmetiem. Pašreizējā ekscentriskums ir aptuveni 0,0167. Īstermiņa prognoze: nākamajos 100 000 gados ekscentriskums maz mainīsies. E variācijas ietekmē Zemes un Saules attālumu R caur ekv. (2.4) nodaļā Saules un infrasarkanais starojums.

21.2.1.2. Slīpums

Zemes ass slīpums (slīpums) lēnām svārstās starp 22,1 ° un 24,5 °. Šo slīpuma leņķi mēra no līnijas, kas ir perpendikulāra Zemes orbitālajai plaknei (ekliptikai) ap sauli (21.7.b att.).

Sērijas tuvinājums slīpumam ε ir:

begin {align} varepsilon = varepsilon_ {o} + sum_ {j = 1} ^ {N} A_ {j} cdot cos left [C cdot left ( frac {t} {P_ { j}} + frac { phi_ {j}} {360 ^ { circ}} right) right] tags {21.13} end {align}

kur εo = 23,254500 °, un visiem pārējiem faktoriem ir tāda pati nozīme kā ekvivalentam. (21.12). 21-1. Tabulā ir norādītas šo orbitālo faktoru vērtības N = 4 termiņiem šajā sērijā, un 21-1b. Tabulā ir visi N = 23 termini.

Sarkanā līkne 21.8. Attēlā parāda, ka slīpums svārstās ar aptuveni 41 000 gadu periodu. Pašreizējais slīpums ir 23,439 ° un pakāpeniski samazinās.

Slīpums ietekmē insolāciju caur saules deklinācijas leņķi (2,5 ekvivalents nodaļā Saules un infrasarkanais starojums, kur cits simbols Φr tika izmantots slīpumam). Atgādiniet no Saules un infrasarkanās radiācijas nodaļas, ka Zemes ass slīpums ir atbildīgs par gadalaikiem, tāpēc lielāka slīpums izraisītu lielāku kontrastu starp ziemu un vasaru. Viena no hipotēzēm ir tāda, ka ledus laikmeti biežāk sastopami mazāk slīpa laikā, jo vasaras būtu vēsākas, izraisot mazāk ledāju kušanas.

21.2.1.3. Precesija

21.9. Attēls Zemes orbītas papildu raksturojumu skice. a) Zemes ass precesija. (b) Orbītas-elipses galvenās ass precesija (afēlija precesija) pēc kārtas 1 - 3. Mazie baltie punkti p1, p2, p3 parāda perihēlija atrašanās vietas (Zemes orbītas punkts vistuvāk saulei). Visas orbītas elipses atrodas vienā plaknē.

Dažādi prekesijas procesi ietekmē klimatu.

Aksiālā precesija. Laika gaitā mainās ne tikai Zemes ass slīpuma lielums (slīpums), bet arī slīpuma virziens. Šis slīpuma virziens rotē telpā, izsekojot vienam pilnam lokam 25 680 gadu laikā (21.9. Att.) Attiecībā pret fiksētajām zvaigznēm. Tas griežas pretēji Zemes griešanās virzienam. Šo precesiju izraisa Saules un Mēness gravitācijas spēks uz Zemes, jo Zeme ir izliekta sferoīda (tās diametrs pie ekvatora ir lielāks nekā polos). Tādējādi Zeme izturas nedaudz kā vērpšanas rotaļlietu virsotne.

Afeliona precedija. Zemes elipsveida orbītas galvenās ass virziens arī lēnām (ar 174 000 līdz 304,00 gadu periodu) notiek attiecībā pret fiksētajām zvaigznēm (21.9b. Attēls). Rotācijas virziens ir tāds pats kā aksiālā-precesija, bet precesijas ātrums svārstās planētu (galvenokārt Jupitera un Saturna) gravitācijas spēka dēļ.

21.10. Attēls Ilustrācija kādreiz nākotnē, parādot perihēlija leņķi (ϖ) no kustīgā pavasara ekvinokcijas. N.P. = Ziemeļpols. Gadalaiki ir paredzēti N. puslodei. Zemes ass slīpums ir pārspīlēts, lai ilustrētu sezonālos efektus.

Equinox precession. Apkopojot aksiālās un afēlijas precesijas likmes (t.i., saskaitot to periodu apgrieztās vērtības), tiek iegūts kopējais precesija ar svārstīgu periodu aptuveni 22 000 gadu. Šī kombinētā precesija raksturo izmaiņas leņķī (mērīts pie saules) starp Zemes orbītas pozīcijām perihēlijā (tuvākās pieejas punkts) un kustīgajā pavasara (pavasara) ekvinokcijā (21.10. Att.). Šis svārstīgais leņķis (ϖ, matemātikas simbols, ko sauc par “pi variantu”) ir ekvinokcijas precesija.

Gadiem, kad leņķis ϖ ir tāds, ka ziemas saulgrieži atrodas perihēlija tuvumā (kā tas ir šajā gadsimtā), tad N. puslodes dzesēšanas efektu, kas tiek noliekts prom no saules, nedaudz mazina fakts, ka Zeme ir vistuvāk uz sauli; līdz ar to ziemas un vasaras nav tik ekstrēmas kā varētu būt. Un otrādi, gadiem ilgi ar atšķirīgu leņķi ϖ tā, ka vasaras saulgrieži atrodas netālu no perihēlija, tad N. puslode tiek noliekta pret sauli tajā pašā laikā, kad Zeme ir vistuvāk saulei - līdz ar to gaidāmas karstākas vasaras un aukstākas ziemas. Tomēr gadalaiki perihēlija tuvumā ir īsāki nekā aphēlija tuvumā esošie gadalaiki, kas šajā pēdējā gadījumā mērena galējības.

Klimatiskā precesija. ϖ pats par sevi ir mazāk svarīgs insolācijai nekā kombinācija ar ekscentriskumu e: e · grēks (ϖ) un e · cos (ϖ). Šos terminus, kas pazīstami kā klimatiskā precesija, var izteikt ar sērijas aproksimāciju, kur abiem terminiem tiek izmantoti vienādi koeficienti no 21.-1.b tabulas, ja N = 26.

begin {izlīdzināt} e cdot sin ( varpi) approx sum_ {k = 1} ^ {N} A_ {k} cdot sin left [C cdot left ( frac {t} { P_ {k}} + frac { phi_ {k}} {360 ^ { circ}} right) right] tags {21.14} end {align}

sākt {izlīdzināt} pa kreisi.e cdot cos ( varpi) apm summa_ {k = 1} ^ {N} A_ {k} cdot cos pa kreisi [C cdot pa kreisi ( frac { t} {P_ {k}} + frac { phi_ {k}} {360 ^ { circ}} right) right] right] tags {21.15} end {align}

Citi faktori ir līdzīgi tiem, kas izteikti ekv. (21.12).

Sižets ekv. (21.14), kas apzīmēts ar “klimatisko precesiju”, 21.8. Attēlā parādīts kā zaļa līkne. Tas parāda augstas frekvences (22 000 gadu periodu) viļņus ar amplitūdu, ko modulē ekscentriskuma līkne no att. Augšas. Klimatiskā precedence ietekmē sunEarth attālumu, kā aprakstīts tālāk.

Parauga pieteikums

Aprēķiniet klimata precedences sinusa termiņu 2000. gadam, ja N = 5.

Atrodiet atbildi

Dots: t = 0

Atrast: e · grēks (ϖ) =? (bezizmēra

Izmantojiet ekv. (21.14) ar koeficientiem no tabulas 21-1.

e · grēks (ϖ) =

+ 0,018986 · [2π · (0 gadi / 23682 gadi + 44,374 ° / 360 °)]

+ 0,016354 · [2π · (0g / 22374ir - 144,166 ° / 360 °)]

+ 0,013055 · [2π · (0 gadi / 18953 gadi + 154,212 ° / 360 °)]

+ 0,008849 · [2π · (0g / 19105ir - 42,250 ° / 360 °)]

+ 0,004248 · [2π · (0g / 23123ir + 90,742 ° / 360 °)]

e · grēks (ϖ) = 0,0132777 - 0,0095743 + 0,0056795

– 0.0059498 + 0.0042476 = 0.00768

Pārbaudiet: Šī vērtība ir mazāka par precīzo vērtību 0,01628 no līknes, kas attēlota 21.8.

Ekspozīcija: Ekscentriskums 2000. gadā (t.i., gandrīz šobrīd) izraisa vidēju klimatisko precessiju.

21-2. Tabula. Galvenās λ vērtības, leņķis starp Zemi un kustīgo pavasara ekvinokciju. 21.10. Attēlā parādīts, ka saulgrieži un ekvinokcijas atrodas tieši starp 90 °.
Datumsλ (radiāni, °)grēks (λ)cos (λ)
Pavasara (pavasara) ekvinokcija0 , 001
Vasaras saulgriežiπ / 2, 90 °10
Rudens (rudens) ekvinokcijaπ, 180 °0–1
Ziemas saulgrieži3π / 2, 270 °–10

21.2.1.4. Insolācijas variācijas

Eq. (2.21.) No Saules un infrasarkanā starojuma sadaļas sniedz vidējo dienas insolāciju ( overline {E} ). Šeit tas tiek atkārtots:

begin {align} bar {E} = frac {S_ {O}} { pi} cdot left ( frac {a} {R} right) ^ {2} cdot left [h_ { O} ^ { prime} cdot sin ( phi) cdot sin left ( delta_ {S} right) + right.
cos ( phi) cdot cos left ( delta_ {S} right) cdot sin left (h_ {O} right) tags {21.16} end {izlīdzināt}

kur iro = 1361 W m–2 ir saules izstarojums, a = 149,457 Gm ir pusvadošās ass garums, R ir saules un Zemes attālums jebkurā gada dienā, ho’Ir stundas leņķis radiāni., ϕ ir platums un δs ir saules deklinācijas leņķis. Faktori šajā ekv. tiek doti nākamie.

Tā vietā, lai atrisinātu šo formulu daudziem platuma grādiem, klimatologi bieži koncentrējas uz vienu galveno platumu: ϕ = 65 ° Z. Šis platums šķērso Aļasku, Kanādu, Grenlandi, Islandi, Skandināviju un Sibīriju, un tas ir ledus cepuru ģenēzes zonu pārstāvis.

Stundas leņķis ho saullēktā un saulrietā dod šāds vienādojumu kopums:

begin {izlīdzināt} alpha = - tan ( phi) cdot tan pa kreisi ( delta_ {s} pa labi) tags {21.17a} end {izlīdzināt}

begin {align} beta = min [1, ( max (-1, alfa)] tags {21.17b} end {align}

begin {align} h_ {o} = arccos ( beta) tag {21.17c} end {align}

Lai gan stundas leņķis ho var būt radiānos vai grādos (kā tas ir piemērots jūsu kalkulatoram vai izklājlapai), stundas leņķis ir atzīmēts ar galveno (ho’, Ekv. 21.16) jābūt radiānos.

Saules deklinācijas leņķis, ko izmanto ekv. (21.16), ir

begin {align} delta_ {s} = arcsin [ sin ( varepsilon) cdot sin ( lambda)] approx varepsilon cdot sin ( lambda) tag {21.18} end {izlīdzināt }

kur ε ir slīpums no ekv. (21.13), un λ ir patiesais garums leņķis (mērīts pie saules) starp Zemes stāvokli un kustīgā stāvokli pavasaris ekvinokcija. Īpašie λ gadījumi ir uzskaitīti iepriekšējā lappusē 21-2. Tabulā.

Atgādinām no Saules un infrasarkanās radiācijas nodaļas (2.4. Ekvivalents), ka Saules un Zemes attālums R ir saistīts ar daļēji galveno asi a:

begin {align} frac {a} {R} = frac {1 + e cdot cos (v)} {1-e ^ {2}} tags {21.19} end {align}

kur ν ir patiesā anomālija (leņķis saulē starp Zemes stāvokli un perihēliju), un e ir ekscentriskums. Īpašajam vasaras saulgriežu gadījumam (skat. Saules-Zemes attāluma INFO lodziņu) tas kļūst:

begin {align} frac {a} {R} = frac {1+ [e cdot sin ( varpi)]} {1-e ^ {2}} tags {21.20} end {align}

kur e ir no ekv. (21.12) un e · grēks (ϖ) ir no ekv. (21.14)

Visa iepriekš minētā informācija tika izmantota, lai atrisinātu vienādojumu. (21.16) vidējai ikdienas insolācijai 65 ° Z platumā vasaras saulgriežos 1 Myr pagātnē līdz 1 Myr nākotnē. Tā rezultātā oranžā līkne ( overline {E} ) ir attēlota attēlā. Tas ir klimatiskais signāls, kas izriet no Milankoviča teorijas. Daži zinātnieki ir atraduši labu korelāciju starp to un vēsturisko temperatūras līkni, kas parādīta 21.8. Attēla apakšā, lai gan jautājums joprojām tiek apspriests.

Parauga pieteikums

Vasaras saulgriežiem 65 ° ziemeļu platuma grādos atrodiet vidējo dienas insolāciju 2000. un 2200. gados, izmantojot nelielu N vērtību skaitu, kas norādīts 21-1. Tabulā.

Atrodiet atbildi

Dots: λ = π / 2, ϕ = 65 ° N, (a) t = 0, (b) t = 200 g

Atrast: ( overline {E} ) =? W m – 2 (pieņemsim, ka So = 1361 W m–2 = konst.)

(a) No iepriekšējiem izteikumiem un lietojumprogrammu paraugiem: e = 0,0167, δs = ε = 23,439 °, e · sin (ϖ) = 0,00768 Izmantojiet ekvivalentu. (21.17): ho = arccos [–tan (65 °) · iedegums (23.439 °)] = 158.4 ° = 2.7645 radiāni = ho’ .

Eq. (21.20): (a / R) = (1 + 0,00768) / [1– (0,0167)2] = 1.00796

Iespraudot šos visus vienādās daļās. (21.16):

( overline {E} ) = [(1361 W m–2) / π] · (1,00796)2 · [2.7645 · grēks (65 °) · grēks (23.439 °) + cos (65 °) · cos (23.439 °) · grēks (158.4 °)]

( overline {E} ) = 501,48 W m–2 par t = 0.

b) vienāds ar (21.12) pie t = 200: e ≈ 0,0168

Eq. (21.13): ε = 23,2278 °. Eq. (21.14): e · grēks (ϖ) = 0,00730

Eq. (21.20): a / R = 1,00758. (21.16): ( overline {E} ) = 497,5 W m–2

Pārbaudiet: Vienības OK. Lielums ≈, kas 2.11. Attēlā (2. nodaļa) vasaras saulgriežos (relatīvā Jūlija diena = 172).

Ekspozīcija: Milankoviča teorija norāda, ka insolācija nedaudz samazināsies nākamo 200 gadu laikā.

INFO • Saules un Zemes attālums

Atgādinām no 2. nodaļas (2.4. Ekvivalents), ka Saules un Zemes attālums R ir saistīts ar daļēji galveno asi a:

frac {a} {R} = frac {1 + e cdot cos (v)} {1-e ^ {2}}

begin {align} frac {a} {R} = frac {1 + e cdot cos (v)} {1-e ^ {2}} tags {21.19} end {align}

kur ν ir patiesā anomālija (saules leņķis starp Zemes stāvokli un perihēliju), un e ir ekscentriskums no ekv. Pēc definīcijas νλϖ = - (21.a) kur λ ir Zemes stāvoklis attiecībā pret kustīgo pavasara ekvinokciju, un ϖ ir perihēlija stāvoklis, mērot no kustīgā pavasara ekvinokcijas. Tādējādi

begin {align} frac {a} {R} = frac {1 + e cdot cos ( lambda- varpi)} {1-e ^ {2}} tags {21.b} end {izlīdzināt}

Izmantojot trigonometriskās identitātes, kosinusa termins ir:

begin {izlīdzināt} frac {a} {R} = frac {1+ cos ( lambda) cdot [e cdot cos ( varpi)] + sin ( lambda) cdot [e cdot sin ( varpi)]} {1-e ^ {2}} tag {21.c} end {izlīdzināt}

Termini kvadrātiekavās ir klimatiskie precizējumi ko var atrast ar ekvivalentu. (21.14) un (21.15).

Lai vienkāršotu klimata pārmaiņu izpēti, pētnieki bieži apsver īpašu gada laiku; piemēram, vasaras saulgrieži (λ = π / 2 no 21-2. tabulas). Šis gada laiks ir svarīgs, jo tieši tad, kad ledāji var izkust vai ne, atkarībā no tā, cik silta ir vasara. Vasaras saulgriežos iepriekšējais vienādojums vienkāršojas šādi:

begin {align} frac {a} {R} = frac {1+ [e cdot sin ( varpi)]} {1-e ^ {2}} tags {21.20} end {align}

Arī vasaras saulgriežos saules deklinācijas leņķis no ekv. (21.18) vienkāršo līdz: δs = ε

21.2.2. Saules izlaide

Vidējais kopējais saules starojums (TSI), kas pašlaik sasniedz Zemes atmosfēras augšdaļu, ir So = 1361 W · m–2, bet saules aktivitātes dēļ lielums katru dienu svārstās, galējos rādītājus 1358 un 1363 W · m – 2 mēra ar satelītu kopš 1975. gada. Satelīta novērojumiem kalibrēšanas kļūdas (novirzes) ir ± 4,5 W · m–2 (Kopp & Lean, 2011, 1. attēls).

21.2.2.1. Saules plankumu cikls

21.11. Attēls Gada vidējās kopējās saules izstarošanas izmaiņas So 3 nesenajos saules plankumu ciklos Zemes atmosfēras augšdaļā. [Pamatojoties uz datiem no IPCC (2013) AR5 8. nodaļas 8.8. Att., 689. lpp.]

21.12. Attēls Mēneša vidējais saules plankumu skaits laikā no 1750. līdz 2017. gadam. [NASA. https://solarscience.msfc.nasa.gov/i...ich_Color.pdf]

Vidēji aprēķinot katru gadu, iegūtā izlīdzinātā TSI līkne mainās ar ievērojamu 11 gadu ciklu (21.11. Attēls), kas atbilst 9,5 līdz 11 gadu saules plankumu ciklam (21.12. Attēls), kā novēro teleskops.

Saules plankumi ir tumšāki un aukstāki nekā vidējā saules virsmas temperatūra. Tomēr saules plankumus pavada faculae, kas ir gaišāki, karstāki reģioni, kas bieži ieskauj katru saules plankumu. Vairāk saules plankumu nozīmē vairāk faculae, un vairāk faculae nozīmē lielāku SITS.

Tā kā SITS variācijas ir tikai aptuveni 0,1% no tā kopējā lieluma, tiek uzskatīts, ka saules plankumu ciklam ir tikai neliela (iespējams nenozīmīga) ietekme uz nesenajām klimata pārmaiņām.

21.2.2.2. Ilgtermiņa saules jaudas variācijas

21.13. Attēls Oglekļa-14 koncentrācija kā saules aktivitātes aizstājējs. Aptuvenie šo minimumu datumi: Oorta minimums: 1040 - 1080, Vilks Minimums: 1280 - 1350, Spörer Minimum: 1450 - 1550, Mazgāšanas minimums: 1645 - 1715, un Daltona minimums: 1790 - 1830. Šajā laika posmā 11 gadus ilgais saules plankumu cikls joprojām pastāv, taču šis sižets tika izlīdzināts. (Balstoties uz datiem no Muscheler et al, 2007, Quat.Sci.Rev., 26.)

Lai iegūtu informāciju par saules enerģijas daudzumu gadsimtiem ilgi pirms teleskopu izgudrošanas, zinātnieki izmanto starpniekserveris pasākumi. Pilnvarojumi ir izmērāmas parādības, kas mainās atkarībā no Saules aktivitātes, piemēram, berilija-10 koncentrācija Grenlandes ledus kodolos vai oglekļa-14 koncentrācija koku gredzenos (dendrohronoloģija). Radioaktīvā oglekļa-14 datēšana liecina par saules aktivitāti, kas parādīta 21.13. Attēlā pēdējos 1000 gadus. Ievērojams ir 200 gadu cikls Saules aktivitātes minimumos.

21.14. Attēls Izlīdzināta saules plankumu starpniekservera aplēse, kur ir aprēķināts vidējais 11 gadu saules plankumu cikls. [Balstoties uz Usoskina datiem, I.G. Dzīvā mācītāja Sol. Fiz. (2013) 10: 1. https://doi.org/10.12942/lrsp-2013-1]

Laika gaitā atgriežoties 10 000 gadu atpakaļ, 21.14. Attēlā parādīts ļoti izlīdzināts oglekļa-14 (14C) saules / saules plankuma aktivitātes novērtējums. Zinātnieku vidū ir zināmas bažas, ka uz Zemes balstītie faktori (piemēram, plaši vulkāna izvirdumi, kas daudzu gadu desmitu laikā aptumšo debesis un samazina koku augšanu), iespējams, ir sajaukuši koku gredzenu proxy analīzi.

Vēl tālāk (pirms 4,5 girām) saule bija jaunāka un vājāka, un tā izstaroja tikai aptuveni 70% no tā, ko tā pašlaik izstaro. Aptuveni 5 miljardus gadu nākotnē saule izaugs par sarkano milzu zvaigzni (nogalinot visu dzīvi uz Zemes), un vēlāk saruks, lai kļūtu par balto punduru zvaigzni.


Skatīties video: The Andromeda Method - The fastest bridging technique in Minecraft. placing up to 14 blockssec