Skydannelse med kosmisk stråling

Dansk eksperiment støtter teorien om at det er en forbindelse mellom solens magnetiske aktivitet og klimaet på jorden.
21.5 2011 05:00


Ny dansk forskning beviser at det er en forbindelse mellom solens magnetiske aktivitet og klimaet på jorden. (Foto: Colourbox)

Jordens klima blir varmere, og klimaforskere forsøker iherdig å forstå prosessene som styrer termostaten. En av forskerne er professor Henrik Svensmark fra DTU Space, som vil kaste lys over rollen til de lavtliggende skyene.

At lavtliggende skyer har en innvirkning på klimaet, har lenge vært kjent. De reflekterer nemlig strålene fra solen tilbake til verdensrommet. Så jo flere lavtliggende skyer det er, jo kjøligere blir det på jorden.

En forutsetning for at det kan oppstå lavtliggende skyer, er at det finnes bittesmå partikler i luften, såkalte aerosoler, og i 1996 fremsatte Henrik Svensmark og kollegaen hans, Eigil Friis-Christensen, hypotesen om at dannelsen av aerosolene i atmosfæren hjelpes på vei av kosmisk stråling, som strømmer inn i solsystemet fra verdensrommet.

Intensiteten av den kosmiske strålingen, altså hvor mye kosmisk stråling som treffer atmosfæren, bestemmes av solaktiviteten, som både varierer over en periode på elleve år og på lenger sikt. Svingninger i solaktiviteten vil altså smitte av på klimaet på jorden.

Kosmisk stråling skaper aerosoler


Bildet viser aerosolforurensning i Øst-India og Bangladesh. (Foto: Jacques Descloitres, NASA/GSFC)

Denne hypotesen har mange ledd, som Henrik Svensmark og kollegene hans i årevis har forsøkt å bekrefte gjennom en rekke eksperimenter.

En av de tingene som forskerne har kjempet for å dokumentere, er at den kosmiske strålingen skaper de små svevende aerosolene.

Det har de nå klart, i et helt nytt eksperiment som er gjennomført i tett samarbeid mellom fysikere fra Aarhus universitet og DTU Space.

Resultatene er nettopp publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Geophysical Research Letters.

– Vi har nå klart å observere direkte at de elektrisk ladede partiklene som kommer fra verdensrommet og treffer atmosfæren med høy fart, kan ionisere luften og føre til at det dannes aerosolene som igjen fører til at det dannes skyer, sier fysiker Martin Bødker Enghoff fra DTU Space, som har vært med på å utføre eksperimentene.

Studerte kunstig atmosfære i klimakammer

For å dokumentere at den kosmiske strålingen kan sette gang i dannelsen av aerosoler, produserte forskerne en kunstig atmosfære i et klimakammer ved Aarhus universitet.

Den kunstige atmosfæren har sammensetning, trykk og temperatur som minner om den som finnes i den høyden hvor de lavtliggende skyene dannes.

Den kosmiske strålingen kan man ikke styre, så forskerne brukte partikkelakseleratoren ASTRID til å generere en strøm av raske elektroner som har samme oppførsel som den kosmiske strålingen.

Forskerne sammenlignet nå klimakammerets tilstand før og etter bestrålingen og kunne konstatere at mengden av aerosoler steg i takt med mengden stråling.

Effektens størrelse fortsatt ukjent

Det skydannelsen først og fremst er avhengig av, er aerosolene, forteller Enghoff.

Så snart de er skapt, vil de i løpet av et par dager vokse til egentlige skykimer i atmosfæren, der vanndampen vil fortette seg. På den måten oppstår det de små dråpene vann som utgjør skyene.

– Studiene våre i klimakammeret dokumenterer at den kosmiske strålingen kan hjelpe med å danne aerosolene, sier Enghoff, som imidlertid innrømmer at han og kollegene fremdeles mangler en rekke viktige skritt for å komme helt i mål.

Foreløpig har forskerne vist at den kosmiske strålingen kan danne aerosoler – neste skritt er å forstå hvordan aerosolene vokser og danner skydråper.

Dette manglende leddet er avgjørende for å få verifisert Henrik Svensmarks teori.

– Vi har eksperimenter som bekrefter prosessene i liten skala, og observasjoner som underbygger teorien på i stor skala, men vi mangler fremdeles det avgjørende leddet som binder det hele sammen, sier Enghoff.

Hvis forskerne klarer å underbygge alle leddene i hypotesen, vil forskerne forsøke å svare på neste spørsmål: Hvor stor effekten er i forhold til særlig karbondioksid.

– Kritikerne vil med rette si at vi ikke dokumenterer hvor stor effekten er i forhold til andre påvirkninger, for eksempel karbondioksid, men det er noe vi vil undersøke så snart vi har teoriens grunnelementer på plass, sier han.

___________________

© videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygård for forskning.no

Referanser:

Martin B. Enghoff et.al., Aerosol nucleation induced by a high energy particle beam, Geophysical Research Letters, vol. 38, 2011 (sammendrag)

Kommentarfeltet under artikler som omhandler klima er for tiden stengt. Vi ønsker en bredere klimadebatt under fullt navn på kronikkplass eller som debattinnlegg. Les hele begrunnelsen her: http://www.forskning.no/artikler/2011/mai/288614

Nina Kristiansen, redaktør forskning.no

Annonse

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Fakta om eksperimentet

Et kammer som inneholder luft med nøye avstemte mengder av svoveldioksid, ozon og vanndamp bestråles med elektroner. Solens ultrafiolette lys, som i den naturlige atmosfæren også er en nødvendig ingrediens for aerosoldannelsen, sendes inn gjennom klimakammeret med en lampe.

Oppsettet etterligner de naturlige atmosfæriske prosessene som dannelse av svovelsyre, som igjen er en viktig ingrediens i aerosolene.

Når elektronene fra akseleratoren bestråler luftblandingen, skjer det en økt produksjon av aerosoler, som fungerer som kime for produksjon av skydråper.

I tidligere eksperimenter – med navnet SKY – utført ved DTU Space i København, er den kosmiske strålingen blitt simulert med gammastråling, og her så forskerne at også gammastrålene kunne danne aerosoler. Men det nye eksperimentet med de energirike elektronene fra akseleratoren ASTRID minner mye mer om de kosmiske strålene som forekommer i naturen.

En forståelse av hvordan kosmiske partikler – som består av elektroner, protoner og andre ladede partikler – påvirker skydannelsen, kan få stor betydning for de klimamodellene som blant annet brukes til å forutsi klimaets oppførsel de kommende tiårene.

En stor internasjonal forskergruppe ved Det europeiske partikkelforskningssenteret (CERN) ved Genève i Sveits har i flere år arbeidet med å påvise den sammenhengen som de danske forskerne har funnet, og gruppen har annonsert at de også er på vei med de første omfattende resultatene.

Aerosoler

Aerosoler består av svovelsyre og vann, og mye tyder på at de også inneholder andre ting, som for eksempel ammoniakk og aminer.

Aerosoler blir dannet i luften av molekyler som klumper seg sammen i små klynger. Når molekylene blir ionisert, så har de lettere for å klumpe seg sammen og danne aerosoler.

Emneord

Annonse

Annonse