Ինչպես է Արևը ազդում Երկրի կլիմայի վրա
Արևը Երկրի հիմնական էներգիայի աղբյուրն է: Եղանակը և կլիման ձևավորող գրեթե բոլոր գործընթացները՝ օվկիանոսների գոլորշիացումից և ամպագոյացումից մինչև քամու շրջանառություն և ֆոտոսինթեզ, սկսվում են մեր մոլորակի մթնոլորտ և մակերես հասնող արեգակնային ճառագայթումից: Այնուամենայնիվ, Արևի ազդեցությունը կլիմայի վրա այնքան պարզ չէ, որքան «որքան պայծառ է արևը, այնքան ավելի տաք է դառնում»: Գոյություն ունեն բազմաթիվ փոխկապակցված մեխանիզմներ՝ արեգակնային էներգիայի տատանումներ, թե ինչպես է մթնոլորտը կլանում և արտացոլում ճառագայթումը, օվկիանոսների դերը որպես ջերմափոխանակիչներ և նույնիսկ Երկրի ուղեծրի փոփոխությունները շատ երկար ժամանակահատվածներում: Այս հոդվածը ուսումնասիրում է, թե ինչպես է Արևը ազդում Երկրի կլիմայի վրա տարբեր անկյուններից:
1. Արևային էներգիան որպես կլիմայական «շարժիչ»
Կլիման, ըստ էության, եղանակային պայմանների երկարաժամկետ միջին ցուցանիշն է։ Ամենօրյա եղանակը կարող է արագ փոխվել, բայց կլիման որոշվում է էներգետիկ հաշվեկշռով. որքան արևային էներգիա է արձակվում և որքան՝ հետ՝ տիեզերք։ Մուտքային էներգիան հիմնականում կարճալիք ճառագայթում է (տեսանելի, ուլտրամանուշակագույն և մոտ ինֆրակարմիր լույս)։ Էներգիայի մի մասը կլանվում է մակերեսի և մթնոլորտի կողմից, մինչդեռ մի մասը անդրադարձվում է ամպերի, աէրոզոլային մասնիկների և պայծառ մակերեսների, ինչպիսին է սառույցը, կողմից։
Այնուհետև Երկիրը վերստին ճառագայթում է էներգիան՝ որպես երկարալիք (ինֆրակարմիր) ճառագայթում: Այստեղ է, որ գործի է դրվում ջերմոցային էֆեկտը. ջրային գոլորշին, ածխաթթու գազը, մեթանը և ազոտի օքսիդը, ինչպիսիք են ջրային գոլորշին, ածխաթթու գազը, մեթանը և ազոտի օքսիդը, կլանում են այս ինֆրակարմիր ճառագայթման մի մասը և վերստին ճառագայթում այն, ինչը մակերևույթը դարձնում է ավելի տաք, քան կլիներ առանց Երկրի մթնոլորտի: Այլ կերպ ասած, Արևը ապահովում է էներգիա, մինչդեռ մթնոլորտն է որոշում, թե որքան ժամանակ է այդ էներգիան «պահպանվում» կլիմայական համակարգում:
2. Ալբեդո. անդրադարձման դերը ջերմաստիճանի կարգավորման մեջ
Արեգակի ազդեցությունը հասկանալու բանալիներից մեկը ալբեդոն է՝ արեգակնային ճառագայթման տիեզերք անդրադարձման տոկոսը: Պայծառ մակերեսները, ինչպիսիք են ձյունը և սառույցը, ունեն բարձր ալբեդո, անդրադարձնելով ավելի շատ լույս և հակված լինելով սառեցնել Երկիրը: Եվ հակառակը, մուգ օվկիանոսները կամ խիտ անտառները կլանում են ավելի շատ էներգիա՝ տաքացնելով Երկիրը:
Ալբեդոյի վրա զգալիորեն ազդում են նաև ամպերը։ Հաստ ամպերը կարող են զգալիորեն անդրադարձնել արեգակնային ճառագայթումը (սառեցում), բայց դրանք կարող են նաև որսալ Երկրի կողմից արձակված ինֆրակարմիր ճառագայթումը (տաքացում)։ Զուտ ազդեցությունը կախված է ամպի տեսակից, բարձրությունից և հաստությունից։ Քանի որ Արեգակը ամպերի և սառույցի կողմից անդրադարձվող ճառագայթման աղբյուրն է, ալբեդոյի փոփոխությունները այն եղանակներից մեկն են, որով Արեգակը անուղղակիորեն «կարգավորում» է կլիման։
3. Արեգակնային ակտիվության տատանումներ. արևային բծեր և 11-ամյա ցիկլ
Արեգակը հաստատուն լույս չէ։ Այն ունի մագնիսական ակտիվության ցիկլ, որոնցից ամենահայտնին մոտավորապես 11-ամյա ցիկլն է, որը բնութագրվում է արևային բծերի քանակի փոփոխություններով։ Ակտիվության աճին զուգընթաց Արեգակի կողմից արձակված ընդհանուր էներգիայի մեջ փոքր փոփոխություններ են տեղի ունենում, որը հայտնի է որպես Արեգակի ընդհանուր ճառագայթում (ԸԼՃ): Այս ցիկլի ընթացքում ԸԼՃ-ի փոփոխությունները համեմատաբար փոքր են (մոտ մեկ տասներորդ տոկոս), բայց դրանք դեռևս կարող են ազդել վերին մթնոլորտի և որոշակի շրջանառության օրինաչափությունների վրա։
Բացի TSI-ից, ուլտրամանուշակագույն (UV) լույսի տատանումները կարող են ավելի նշանակալի լինել, քան ընդհանուր էներգիայի փոփոխությունները: UV-ն զգալիորեն ազդում է մթնոլորտային քիմիայի վրա, մասնավորապես՝ ստրատոսֆերայում օզոնի ձևավորման և փոփոխությունների վրա: Օզոնի փոփոխությունները կարող են փոխել ջերմաստիճանի բաշխումը ստրատոսֆերայում, և որոշ պայմաններում դրանց ազդեցությունը կարող է «թափանցել» տրոպոսֆերա, որտեղ էլ տեղի է ունենում եղանակը: Սա նշանակում է, որ արեգակնային ակտիվության ազդեցությունը ոչ միայն ուղղակի տաքացման, այլև մթնոլորտի կառուցվածքի փոփոխությունների միջոցով է:
4. Արևի ազդեցությունը օվկիանոսների վրա. ամենամեծ ջերմային ջրամբարը
Օվկիանոսները կլանում են մակերես հասնող արեգակնային էներգիայի մեծ մասը։ Իրենց հսկայական ջերմունակության շնորհիվ օվկիանոսները գործում են որպես կլիմայական «մարտկոցներ», որոնք որոշակի ժամանակահատվածներում կուտակում են ջերմություն և դանդաղորեն արտանետում այն։ Օվկիանոսային հոսանքները նպաստում են ջերմության տեղափոխմանը արևադարձային գոտիներից դեպի ավելի բարձր լայնություններ, այդպիսով հավասարակշռելով գլոբալ ջերմաստիճանի տարբերությունները։
Արեգակի, օվկիանոսի և մթնոլորտի փոխազդեցությունը նաև ակնհայտ է այնպիսի երևույթներում, ինչպիսիք են Էլ Նինյոն և Լա Նինյան: Չնայած այս երևույթները ուղղակիորեն չեն «ստեղծվում» արևի փոփոխությունների հետևանքով, օվկիանոսի կողմից կլանված արևային էներգիան այս դինամիկայի հիմնական վառելիքն է: Ջերմության կլանման տատանումները, պասիվ քամիների փոփոխությունները և օվկիանոս-մթնոլորտ ջերմափոխանակությունը կարող են փոխել տեղումների քանակը և ջերմաստիճանը ամբողջ աշխարհում:
5. Երկրի առանցքի թեքությունը և եղանակները. արեգակնային էներգիայի բաշխումը
Մարդիկ հաճախ կարծում են, որ եղանակները տեղի են ունենում, քանի որ Երկրի հեռավորությունը Արեգակից փոխվում է: Սակայն եղանակների հիմնական պատճառը Երկրի առանցքի մոտ 23,5 աստիճան թեքությունն է: Այս թեքության պատճառով արևի լույսի ինտենսիվությունն ու տևողությունը տարվա ընթացքում տարբեր լայնություններում տարբեր են: Երբ հյուսիսային կիսագունդը թեքված է դեպի Արեգակը, այնտեղ ամառ է լինում. ավելի երկար օրեր և ավելի ուղիղ անկման անկյուն, ինչը հանգեցնում է ավելի մեծ էներգիայի մեկ միավոր մակերեսի վրա: Եվ հակառակը, երբ Երկիրը թեքված է, այնտեղ ձմեռ է լինում:
Արեգակնային էներգիայի այս անհավասար բաշխումը խթանում է գլոբալ մթնոլորտային շրջանառությունը. տաք օդը բարձրանում է արևադարձային գոտիներում, տեղափոխվում ավելի բարձր լայնություններ, ապա կրկին իջնում է՝ ձևավորելով շրջանառության բջիջներ, ինչպիսիք են Հադլին, Ֆերելը և Պոլարը: Քամիներն ու օվկիանոսային հոսանքները «գործիքներ» են, որոնք Երկիրն օգտագործում է արեգակնային էներգիան բաշխելու համար, որպեսզի այն չկուտակվի միայն արևադարձային գոտիներում:
6. Երկարաժամկետ ուղեծրային փոփոխություններ. Միլանկովիչի ցիկլեր
Հազարավորներից մինչև հարյուր հազարավոր տարիների ընթացքում Երկրի կլիման նույնպես ազդվում է Երկրի ուղեծրի և կողմնորոշման փոփոխություններից, որոնք հայտնի են որպես Միլանկովիչի ցիկլեր: Կան երեք հիմնական բաղադրիչներ՝
1. Էքսցենտրիկություն. Երկրի ուղեծրի ձևը փոխվում է ավելի կլորից դեպի ավելի օվալաձև։
2. Թեքություն. Երկրի առանցքի անկյունը փոքր-ինչ փոխվում է։
3. Պրեցեսիա. Երկրի առանցքի «տատանումը» փոխում է եղանակների փոփոխության ժամանակը Երկրի ուղեծրում դիրքի համեմատ։
Այս ցիկլերը պարտադիր չէ, որ էականորեն փոխեն Երկրի կողմից ստացվող արեգակնային էներգիայի ընդհանուր քանակը, սակայն դրանք փոխում են էներգիայի բաշխումը ըստ եղանակի և աշխարհագրական լայնության։ Բաշխման այս փոփոխությունները կարող են առաջացնել կամ ավարտել սառցե դարաշրջանները, հիմնականում հետադարձ ազդեցությունների պատճառով, ինչպիսիք են սառույցի մակերեսի և ալբեդոյի փոփոխությունները։
7. Կլիմայական հետադարձ կապ. Արեգակի ազդեցության ուժեղացում կամ թուլացում
Արեգակի ազդեցությունը հաճախ մեծանում կամ նվազում է կլիմայական համակարգում առկա հետադարձ ազդեցությունների միջոցով։ Օրինակ, եթե տաքացման փոքր քանակությունը հանգեցնում է սառույցի հալեցմանը, ալբեդոն նվազում է, ավելի շատ արեգակնային էներգիա է կլանվում, և տաքացումը մեծանում է. սա կոչվում է դրական հետադարձ կապ։ Եվ հակառակը, որոշ մեխանիզմներ կարող են գործել որպես բացասական հետադարձ կապ, ինչպիսին է Երկրի կողմից ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց արձակվող ինֆրակարմիր ճառագայթման աճը, ինչը նպաստում է համակարգի հավասարակշռությանը։
Ամպերը, ջրային գոլորշին և սառույցը կարևոր բաղադրիչներ են, քանի որ դրանք անմիջականորեն ազդում են արևային էներգիայի մուտքի և մշակման վրա: Այս հետադարձ կապի բարդությունն է պատճառը, որ կլիմայի արձագանքը արևային ճառագայթման փոքր փոփոխություններին միշտ չէ, որ գծային է:
8. Արևը և ժամանակակից կլիմայի փոփոխությունը. ո՞րն է դրա դերը։
Ժամանակակից կլիմայի փոփոխության քննարկումներում կարևոր է տարբերակել Արեգակի բնական ազդեցությունը և մարդկային գործունեության ազդեցությունը: Գիտնականները ընդունում են, որ արեգակնային ակտիվության տատանումները նպաստում են կլիմայի փոփոխականությանը, սակայն դիտարկումների արդյունքները ցույց են տալիս, որ 20-րդ դարի կեսերից ի վեր գլոբալ տաքացումը չի կարող բացատրվել միայն արեգակնային փոփոխություններով: Ուժեղ տաքացման միտումը, մթնոլորտի տաքացման օրինաչափությունը (օրինակ՝ տրոպոսֆերայի տաքացումը, մինչդեռ ստրատոսֆերան հակված է սառչելու) և ջերմոցային գազերի կոնցենտրացիաների աճը վկայում են մարդածին գործոնների գերիշխող դերի մասին:
Սակայն սա չի նշանակում, որ Արեգակը «անկարևոր» է։ Արեգակը մնում է էներգիայի հիմնական աղբյուր, և դրա տատանումների հասկացումը կարևորագույն նշանակություն ունի բնական ազդանշանները մարդկային գործունեության հետևանքով առաջացած ազդանշաններից առանձնացնելու, ինչպես նաև կլիմայական մոդելների ճշգրտությունը բարելավելու համար։
Եզրակացություն
Արևը ազդում է Երկրի կլիմայի վրա բազմաթիվ ուղիներով՝ որպես էներգիայի հիմնական աղբյուր, ալբեդոյի փոփոխությունների միջոցով, մագնիսական ակտիվության և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման տատանումների միջոցով, ինչպես նաև էներգիայի բաշխման կարգավորման միջոցով՝ առանցքային թեքության և երկարաժամկետ ուղեծրային ցիկլերի միջոցով: Այնուհետև օվկիանոսներն ու մթնոլորտը մշակում են այս էներգիան բարդ շրջանառության, ջերմության կուտակման և հետադարձ կապի միջոցով: Այս մեխանիզմները հասկանալով՝ մենք կարող ենք տեսնել, որ Երկրի կլիման Արևի էներգիայի և Երկրի համակարգի միջև դինամիկ փոխազդեցության արդյունք է, և որ ցանկացած բաղադրիչի փոքր փոփոխությունները կարող են մեծ փոփոխություններ առաջացնել, երբ ուժեղանում են որոշակի հետադարձ կապով:
