رابطه زمین با خورشید چگونه روی آب‌و‌هوای آن تاثیر می‌گذارد؟

سال ۱۶۴۵ شروع کمینه ماندر بود، یعنی زمانی که فعالیت لکه‌های خورشیدی بسیار کم بود. این رویداد با به‌ اصطلاح عصر یخبندان کوچک مصادف شد. در این دوره، دمای بسیار سردتر در سراسر اقیانوس اطلس شمالی منجر به زمستان‌های سخت و تابستان‌های کوتاه‌تر در بخش زیادی از اروپا شد. اگر چه همزمانی این دو اتفاق ممکن است تصادفی باشد، ستاره‌شناسان و زمین‌شناسان از آن زمان به این نتیجه رسیده‌اند که رابطه بین خورشید و زمین نقش مهمی در آب‌و‌هوای سیاره ما دارد. با ما همراه باشید تا تاثیرپذیری آب‌و‌هوای سیاره زمین را از رابطه آن با خورشید بهتر درک کنید.

تأثیر خورشید و چرخه‌های زمین بر تغییرات آب‌وهوایی

کمینه ماندر و تاثیر آن روی آب‌و‌هوای زمین

در طول ۲۲ سال،‌ احتمالا ۳۰ هزار تا ۴۰ هزار لکه خورشیدی رخ می‌دهند. با این‌ حال، در طول بخشی از کمینه ماندر، درست در پایان قرن هفدهم، هیچ لکه‌ خورشیدی وجود نداشت. این کمینه در سال ۱۷۱۵ به پایان رسید و دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که علت آن چه بود. فقط می‌دانیم که با عصر یخبندان کوچک همپوشانی داشت.

این همپوشانی ممکن است تصادفی بوده باشد، زیرا عصر یخبندان کوچک مدت‌ها قبل از کمینه ماندر شروع شد و مدت‌ها بعد از آن ادامه یافت. همچنین به ‌نظر می‌رسد که تمام بخش‌های کره ما تحت تاثیر قرار نگرفتند. هنوز هیچ اتفاق‌ نظری درباره ارتباط کمینه ماندر و عصر یخبندان کوچک وجود ندارد. با این‌ حال وقتی در مقیاس زمانی زمین‌شناسی کوچک‌نمایی می‌کنیم، یک ارتباط بسیار قوی و غیرمنتظره پیدا می‌کنیم.

با وجود این، تعداد لکه‌های خورشیدی با روشنایی کلی خورشید ارتباط دارد. بنابراین در طول کمینه ماندر، خورشید شدت کمتری دارد و عرض‌های جغرافیایی شمالی سیاره ما بیشتر مستعد تغییرهای کوچک در خروجی خورشید هستند.

مساحت زمین در عرض‌های جغرافیایی شمالی بسیار بیشتر از عرض‌های جغرافیایی جنوبی معادل است و سیاره ما بسیار سریع‌تر از آب تغییر دما می‌دهد. همچنین از آن‌ جایی که عرض‌های جغرافیایی بالاتر فصول قوی‌تری را تجربه می‌کنند، هر تغییر کوچکی در خورشید می‌تواند اثر موجی بزرگی داشته باشد که در بقیه نقاط کره ما تجربه نمی‌شود.

چرخه‌های طبیعی زمین و ارتباط آن‌ها با آب‌و‌هوا

اولین کسی که به تاثیر سیستم زمین و خورشید بر آب‌و‌هوای سیاره ما اشاره کرد، فیزیکدان و ستاره‌شناس صرب به اسم «میلوتین میلانکویچ» بود. او در دهه ۱۹۲۰ چند چرخه طبیعی را در مدار سیاره ما کشف کرد که ممکن است مسئول تغییرهای عمده آب‌و‌هوا باشند.

اولین چرخه طبیعی این است که مدار کره ما به‌ آرامی از حالت بیضی به دایره‌ای تغییر می‌کند و تقریبا هر ۱۰۰ هزار سال یکبار دوباره به حالت بیضی برمی‌گردد. این تغییر ناشی از تاثیر گرانشی خفیف مشتری و زحل است. در حال حاضر، خروج از مرکز زمین (معیار بیضی بودن یک مدار) ۰.۰۱۶۷ و در حال کاهش است. این تغییر در مدار سیاره ما بر طول و شدت فصل‌ها تاثیر می‌گذارد. زیرا وقتی زمین از خورشید دورتر است، کندتر از زمانی که به خورشید نزدیکتر است حرکت می‌کند.

بنابراین اگر سیاره ما در حداکثر خروج از مرکز باشد و دورترین نقطه زمین با تابستان در نیمکره شمالی همسو شود، تابستان آن سال بیشتر از حد معمول طول خواهد کشید. چرخه طبیعی دوم تقریبا هر ۴۱ هزار سال یکبار شیب محوری زمین را بین ۲۲.۱ تا ۲۴.۵ درجه تغییر می‌دهد. شیب فعلی سیاره ما ۲۳.۴۴ درجه و در حال کاهش است. این چرخه بر شدت فصل‌ها نیز تاثیرگذار است. به این ترتیب که شیب بیشتر به معنای زمان بیشتر زیر نور مستقیم خورشید یا زمان بیشتر دور از خورشید است که فصل را شدیدتر می‌کند.

چرخه سوم به پیش‌روی محوری معروف است. سیاره ما هر ۲۵۷۰۰ سال یکبار مانند یک قله در حال چرخش است و محور چرخش زمین به‌ آرامی یک دایره در آسمان ترسیم می‌کند. این چرخش میزان رسیدن نور خورشید به هر نیمکره را تغییر می‌دهد.

این چرخه‌ها مدام در حال تعامل هستند، گاهی همدیگر را تقویت می‌کنند و بعضی  اوقات همدیگر را خنثی می‌کنند. گاهی هم چرخه‌های متعدد دست به دست هم می‌دهند و یک تاثیر بزرگ ایجاد می‌کنند. هر اتفاقی که بیفتد، وضعیت زمین نسبت به خورشید تاثیر زیادی روی آب‌وهوای سیاره ما دارد.

اثبات تاثیر چرخه‌های طبیعی زمین بر آب‌وهوا

مقایسه چرخه‌های میلانکویچ با دمایی که از نمونه‌های هسته یخ گرفته شده است، ارتباط بسیار محکمی را نشان می‌دهد. دوره‌های یخبندان که در اصطلاح عامیانه به‌ عنوان «عصر یخبندان» شناخته می‌شوند، با دوره‌های چرخه میلانکوویچ مطابقت دارند. در این دوره‌ها سیاره ما، به‌ ویژه عرض‌های شمالی، کمتر از حد معمول نور خورشید دریافت می‌کند و وقتی نور خورشید بیشتری دریافت کنند، دوره‌های گرم را تجربه خواهند کرد.

آخرین باری که یخچال‌های طبیعی عقب‌نشینی کردند، تقریبا ۱۲ هزار سال پیش بود که همزمان با افزایش جزئی در نور کلی خورشید به دلیل چرخه میلانکوویچ رخ داد. تمام پیامدهای ناشی از این اتفاق از انقراض بسیاری از گونه‌ها، مانند ماموت‌های پشمالو تا گسترش بشریت در سرتاسر قاره آمریکا، مستقیما به‌ دلیل یک تغییر کوچک در پیکربندی مداری سیاره ما بود. طبق چرخه‌های میلانکوویچ، سیاره ما باید در حال حاضر یک دوره را تجربه کند ولی پیامدهای انتشار کربن توسط ما، رابطه دیرینه بین خورشید و زمین را کاملا از بین برده است.

نتیجه

آب و هوای سیاره ما هر روزه به دلیل استفاده ما از انرژی های فسیلی در حال تغییر است و این تغیرات آب و هوایی در آینده تاثیر خود را بر زندگی انسان ها روی این کره خاکی خواهد گذاشت. ما با اشتباهاتی که در حال حاضر انجام می دهیم زندگی آیندگان این سیاره را به خطر می اندازیم. پس حتما باید فکری برای زنده نگه داشتن این کره خاکی کنیم.

آسمان سیاره ما زیبایی هایی دارد که شما می توانید با تلسکوپ این زیبایی ها البته در صورت نداشتن آلودگی نوری تماشا کنید. تلسکوپ شما را با دنیای جدیدی در آسمان شب آشنا خواهد کرد و این زیبایی ها شما را مجاب می کند تا برای خرید تلسکوپ بهتر اقدام کنید. خرید تلسکوپ در سایت موسسه طبیعت آسمان شب با بهترین قیمت و کیفیت بسیار آسان است. حتما به سایت ما سر بزنید.

سوالات متداول درباره تاثیر خورشید و چرخه‌های زمین بر آب‌وهوا

۱. کمینه ماندر (Maunder Minimum) چیست و چه تاثیری بر آب‌وهوای زمین داشت؟

کمینه ماندر دوره‌ای بین سال‌های ۱۶۴۵ تا ۱۷۱۵ بود که طی آن فعالیت لکه‌های خورشیدی به شدت کاهش یافت. این پدیده با بخشی از عصر یخبندان کوچک همزمان شد که منجر به زمستان‌های بسیار سردتر و تابستان‌های کوتاه‌تر در بسیاری از نقاط اروپا شد. این همزمانی نشان‌دهنده رابطه احتمالی بین فعالیت خورشید و تغییرات آب‌وهوایی زمین است.

۲. "عصر یخبندان کوچک" دقیقاً چه دوره‌ای بود و چه ویژگی‌هایی داشت؟

عصر یخبندان کوچک یک دوره سرمای شدیدتر بود که به طور خاص در سراسر اقیانوس اطلس شمالی رخ داد. این دوره قبل از شروع کمینه ماندر آغاز شد و پس از پایان آن نیز ادامه یافت. تأثیرات آن در تمام نقاط کره زمین یکسان نبود و منجر به زمستان‌های سخت و تابستان‌های کوتاه‌تر در بخش‌هایی از اروپا شد.

۳. چرا تغییرات کوچک در شدت تابش خورشید می‌تواند تأثیر بزرگی بر عرض‌های جغرافیایی شمالی داشته باشد؟

میزان لکه‌های خورشیدی با روشنایی کلی خورشید مرتبط است؛ بنابراین در دوره‌های کمینه ماندر، تابش خورشید کمتر می‌شود. از آنجایی که سطح خشکی در عرض‌های جغرافیایی شمالی بسیار بیشتر از عرض‌های جنوبی است و خشکی‌ها سریع‌تر از آب دما را تغییر می‌دهند، همچنین فصول در این عرض‌ها شدیدتر هستند، هر تغییر کوچکی در خورشید می‌تواند اثرات قابل توجهی بر آب‌وهوای این مناطق بگذارد.

۴. "چرخه‌های میلانکوویچ" (Milankovitch Cycles) چه هستند و چگونه آب‌وهوای زمین را تحت تاثیر قرار می‌دهند؟

چرخه‌های میلانکوویچ سه چرخه طبیعی در حرکت زمین به دور خورشید و چرخش آن هستند که توسط ستاره‌شناس صرب، میلوتین میلانکویچ کشف شدند. این چرخه‌ها بر میزان نور خورشیدی که به بخش‌های مختلف زمین می‌رسد، تأثیر می‌گذارند و شامل:

• تغییر شکل مدار زمین (خروج از مرکز): هر ۱۰۰ هزار سال، مدار زمین از بیضی به دایره‌ای و برعکس تغییر می‌کند.
• تغییر شیب محوری زمین: هر ۴۱ هزار سال، شیب محور زمین نسبت به صفحه‌ی مداری تغییر می‌کند.
• پیش‌روی محوری: هر ۲۵۷۰۰ سال، محور چرخش زمین به آرامی یک دایره در آسمان ترسیم می‌کند. این تعاملات چرخه‌ها می‌توانند باعث دوره‌های گرم یا سرد در مقیاس‌های زمانی طولانی شوند.

۵. شواهد علمی برای اثبات تأثیر چرخه‌های میلانکوویچ بر آب‌وهوا کدامند؟

مقایسه چرخه‌های میلانکوویچ با داده‌های دمایی از نمونه‌های هسته یخ، ارتباط بسیار قوی بین این دو را نشان می‌دهد. دوره‌های عصر یخبندان در تاریخ زمین با زمان‌هایی همزمان هستند که طبق چرخه‌های میلانکوویچ، عرض‌های جغرافیایی شمالی نور خورشید کمتری دریافت کرده‌اند. عقب‌نشینی یخچال‌های طبیعی حدود ۱۲ هزار سال پیش نیز با افزایش جزئی در نور کلی خورشید به دلیل همین چرخه‌ها مطابقت دارد.

۶. آیا فعالیت لکه‌های خورشیدی و روشنایی خورشید به هم مرتبط هستند؟

بله، تعداد لکه‌های خورشیدی با روشنایی کلی خورشید ارتباط مستقیم دارد. هرچه تعداد لکه‌های خورشیدی کمتر باشد، شدت تابش خورشید نیز کمتر می‌شود و برعکس.

۷. آیا چرخه‌های طبیعی زمین، مانند چرخه‌های میلانکوویچ، همچنان بر آب‌وهوای کنونی ما تأثیر می‌گذارند؟

طبق پیش‌بینی چرخه‌های میلانکوویچ، سیاره ما در حال حاضر باید وارد یک دوره سرد شدن می‌شد. با این حال، مقاله بیان می‌کند که پیامدهای گسترده ناشی از انتشار کربن توسط فعالیت‌های انسانی، رابطه دیرینه بین خورشید و زمین را کاملاً تحت‌الشعاع قرار داده و تأثیرات طبیعی را کم‌رنگ کرده است.

۸. اهمیت درک رابطه بین خورشید و زمین در چیست؟

درک این رابطه برای شناخت عمیق‌تر عوامل تأثیرگذار بر آب‌وهوای سیاره ما بسیار حیاتی است. این دانش به دانشمندان کمک می‌کند تا تغییرات آب‌وهوایی گذشته را توضیح دهند و مدل‌های آب‌وهوایی آینده را با دقت بیشتری پیش‌بینی کنند، اگرچه عوامل انسانی اکنون نقش غالب‌تری دارند.

۹. آیا تمام نقاط کره زمین به یک اندازه تحت تأثیر تغییرات آب‌وهوایی ناشی از خورشید قرار می‌گیرند؟

خیر. مقاله اشاره می‌کند که عرض‌های جغرافیایی شمالی سیاره ما بیشتر مستعد تغییرهای کوچک در خروجی خورشید هستند، زیرا مساحت خشکی در این عرض‌ها بسیار بیشتر است و خشکی‌ها سریع‌تر از آب تغییر دما می‌دهند. همچنین فصول در این مناطق شدیدتر هستند، بنابراین تغییرات کوچک خورشید تأثیر بزرگ‌تری در آنجا دارد.

۱۰. با توجه به تاثیرات چرخه‌های طبیعی و فعالیت خورشید، آیا نگرانی بابت تغییرات آب‌وهوایی ناشی از فعالیت‌های انسانی بی‌مورد است؟

خیر، به هیچ وجه. همانطور که در نتیجه‌گیری مقاله اشاره شده، با وجود تأثیرات طبیعی، تغییرات آب‌وهوایی کنونی هر روزه به دلیل استفاده ما از انرژی‌های فسیلی در حال رخ دادن است. این تغییرات انسانی بسیار سریع‌تر و شدیدتر از تغییرات طبیعی بوده و آینده زندگی انسان‌ها را روی کره زمین به خطر می‌اندازد. بنابراین، نیاز به اقدامات جدی برای کاهش انتشار کربن و حفظ این کره خاکی ضروری است.