Ciclos solares e sua influência no clima – Parte 1.

O Sol figura como o astro rei de seu sistema solar, pois além de manter a mecânica celeste do seu sistema, é responsável principal pela manutenção da diversidade da vida na Terra, pois sem sua energia não teria condições de sustentar a vida.

O nosso Sol, passa por ciclos em sua longa e ainda assim mediana vida e esses ciclos podem variar de alguns anos a milhares de anos, os mais conhecidos são:

Ciclo solar de Schwabe, que varia de aproximadamente de 11 anos alternando máximos e mínimos.

Ciclo de Gleissberg, o qual varia de um período de 80 a 90 anos, podendo chegar a 115 anos.

Ciclo de Suess, o qual varia de um período de 150 a 200 anos.

Ciclo de Hallstattzeit, o qual varia de período de 2.300 anos.

Ainda existe um ciclo em pesquisa, que a hipótese é que sua variação seja de 6.000 anos e esse ainda não possuí nome.

Os ciclos podem coincidirem, a coincidência nos ciclos de Schwabe, Gleissberg e Suess e quando isso acontece, há um forte decréscimo na média da temperatura global.

Já a coincidência entre os ciclos de Schwabe e Gleissberg, pode ocorrer a cada 8 ou 9 ciclos de Schwabe aproximadamente, onde coincidentemente o ciclo de Gleissberg acontece a cada início de século.

Sobre o ciclo de Schwabe, o de número 22, que foi tido como o terceiro ciclo mais forte já registrado, iniciando em 1986 e terminando em 1996.

sol 1

Alguns Astrofísicos falam que o ciclo de Schwabe alteraria somente 1% da atividade solar que seria responsável pelo decréscimo de 0,75 ºC, mas acredito que eles estão errados, pois na fórmula aplicada por eles para achar esses valores utilizam-se:

dT/T = 1/4dL/L

(Onde L ~ T4) L é a luminosidade e T é a temperatura.

Ok, mas a luminosidade é a quantidade de energia que um corpo irradia por unidade de tempo e são independentes da distância, assim esquecem totalmente de citar que a lei do inverso do quadrado da distância. Em palavras, essa lei diz que ao se afastar de uma fonte luminosa, a intensidade luminosa (que é a densidade de fluxo) vai diminuindo quadraticamente, assim, o fluxo de radiação cai com o quadrado da distância (r), de forma que o fluxo que chega na Terra é muito menor do que o fluxo na superfície do Sol. Outra coisa que eles não levam em conta é o efeito de extinção da atmosfera e o albedo planetário.

Quando se tem a junção dos ciclos de Schwabe, Gleissberg, esse efeito de luminosidade passa e muito os 1% e eu acredito fielmente que estamos com esses dois ciclos e talvez na junção do de Suess também.

Estas variações na atividade do Sol estão ligadas a ciclos de oscilação irregular do centro de massa do sistema solar, é o centro de gravidade do sistema solar. Mas o movimento do Sol em torno do centro de massa do sistema solar é bastante complicado como sua órbita é alterada pela variação da posição dos planetas gigantes gasosos (Jovianos) (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno), especialmente Júpiter. Os ciclos orbitais de nossa estrela variam de 15 a 23 anos durante os quais o sol é alternadamente acelerado e desacelerado. As diferentes órbitas do centro de massa do sol ao redor do centro de massa do sistema solar recorrem sequencialmente com um período de 179,60 anos. (Sim a Terra e os outros planetas não giram em torno do Sol, mas sim em torno do centro de massa do sistema solar).

A distância entre o Sol e o centro de gravidade do Sistema Solar depende da posição dos planetas e de Júpiter, principalmente o planeta mais maciço do sistema solar.

Quando os quatro planetas jovianos, ou seja, os quatro maiores planetas do Sistema Solar, estão alinhados no mesmo lado do Sol, então há aproximadamente o equilíbrio do centro de massa a uma distância do Sol cerca de 1,13 raios solares, ou seja, 789,467,48 km da superfície do Sol ou cerca de 1.485.097,58 km do centro do Sol.

Quando Saturno, Urano e Netuno estão alinhados no mesmo lado do Sol e Júpiter é oposto ao Sol, então a massa gravitacional e a distância de Júpiter do Sol está mais perto do que os outros três planetas Jovianos e fazem com que o centro de massa esteja à uma distância mínima do centro do Sol. Assim, o centro de gravidade está a 627,371,96 quilômetros abaixo da superfície do Sol está a 68,258,14 km do centro do Sol.

Júpiter leva 11,90 anos para completar uma revolução de sua órbita e Saturno 29,50 anos. Estes dois planetas têm um ciclo de 19,86 anos de suas conjunções (Sol-Júpiter-Saturno) para o próximo através de uma oposição (Sol-Júpiter-Saturno) após a primeira conjunção de 9,93 anos. Este ciclo é muito próximo ao dobro do ciclo solar de Schwabe de 8-13 anos isto é o ciclo de Hales de 22 anos. Os outros dois planetas jovianos (Urano e Netuno) poderiam ser a causa da variação na duração destes dois ciclos.

O Sol tem uma rotação diferencial sobre si mesmo por causa de suas camadas exteriores que não giram como um corpo sólido, pois enquanto sua superfície faz uma revolução a cada 25,40 dias no “equador”, nos pólos é de aproximadamente 36 dias. Esta rotação é responsável pela atividade. Ao iniciar-se cria um campo magnético 5.000 vezes mais forte do que o da Terra.

A energia solar é criada profundamente dentro do núcleo do sol. isto é onde a temperatura de aproximadamente 15.000.000 ° C e pressão de 340 bilhões de vezes a pressão da Terra ao nível do mar, que de tão intensa ocorrem as reações nucleares. Essas reações causam a fusão de quatro prótons (núcleos de hidrogênio) para formar uma partícula alfa (núcleos de hélio).

A variação da posição do Sol em relação ao centro de massa devido aos planetas, causaria variações de longo prazo do fluxo de correntes de convecção na superfície do Sol ou a 494.160 km do centro do Sol. Esta zona de convecção tem um tamanho de cerca de 200.000 km.

A banda de convecção grande é uma corrente de circulação maciça (plasma quente) dentro do sol. Cada uma leva cerca de 40 anos para completar um circuito completo. Esta propagação é muito lenta e carrega o material das regiões polares ao equador em aproximadamente de 20 anos. A velocidade desta corrente é muito semelhante às evoluções das manchas solares.

A influência nas correntes de convecção devido aos planetas afeta a atividade solar, pois quanto mais lentas as correntes de convecção, menor será a atividade solar e quanto mais rápido elas são, maior será a atividade solar.

De acordo com a teoria e observação de correntes de convecção, sua velocidade permite prever a intensidade da atividade solar aproximadamente nos próximos 20 anos.

A desaceleração que vimos antes do ciclo solar 24 foi capaz de mostrar que este ciclo solar seria muito menor do que o ciclo 23 e, em seguida, o ciclo solar 25 que deveria ser no máximo em torno do ano 2023 poderá ser um dos mais baixos nos últimos séculos segundo a violação da lei GO.

De acordo com a lei de GO (Gnevyshev-Oh) um ciclo ímpar é mais ativo e tem mais manchas solares do que o precedente ciclo. Isso permite ter uma ideia da atividade solar de ciclos ímpares, mas durante estes 23 ciclos, a lei de GO foi “quebrada” por três pares de pares-pares de ciclos. Estes são o ciclo. 4-5 de 1785 a 1798 e de 1798 a 1810, os ciclos 8-9 de 1834 a 1843 e de 1843 a 1856, os ciclos 22-23 de 1985 a 1996 e de 1996 a 2007 seja porque, contrariamente à lei do GO, o ciclo de numeração ímpar não era mais ativo do que o ciclo precedente.

A tendência é que o ciclo 25 poderá ser um dos mais baixos já registrados, e assim haverá mais uma violação da lei de GO entre os ciclos 24 e 25. (Picolé global?)

Violações da lei GO ocorrem perto de um período em que o movimento orbital do Sol em torno do centro de massa é retrógrado e quando o momento angular orbital do Sol diminui muito e rapidamente. Nesses momentos, há um alinhamento de Júpiter-Sol-Saturno-Urano-Netuno, assim, o centro de massa está perto do centro do Sol e então ocorre um alinhamento inverso com o Sol-Júpiter-Saturno-Urano-Netuno após quase 6 anos, com uma rápida mudança na distância entre o Sol e o centro de massa, pois quando Saturno-Urano-Netuno estão do mesmo lado do Sol, o período orbital é mais curto do que o de Júpiter e assim modifica muito rapidamente a distância entre o Sol e o centro de massa.

Se compararmos a mudança nas anomalias das temperaturas do Hemisfério Norte com a mudança no tempo entre a distância máxima do Sol ao centro de massa, com a seguinte alteração, vemos que nos últimos 1000 anos eles se seguem muito bem as alterações de temperaturas.

Este alinhamento de planetas de gasosos acontece a cada 179,60 anos. É por isso que as diferentes órbitas do Sol e do centro de massa do sistema solar se acontecem sequencialmente com um período de 179,60 anos. Esta deve ser a causa do ciclo Suess, assim como o mínimo do ciclo solar quando cai o momento angular orbital do Sol e está mudando rapidamente cada vez que a atividade solar e causando temperaturas cada vez menores, como nos mínimos de Oort, Wolf, Spörer, Maunder e Dalton.

O número de manchas solares e as anomalias de temperatura no hemisfério norte, aconteceram em dois intervalos espaçados de aproximadamente 43 anos e aparecem a cada 179 anos. Acontecem em um período semelhante a conjunção de Saturno e Urano, cerca de 43 anos.

Uma rápida mudança do momento angular orbital do Sol, que ocorre quando o centro do Sol orbita muito perto o centro de massa do sistema solar, o que causa rápidas variações angulares e, assim, uma velocidade angular que pode se tornar muito alta, acontece quando Júpiter está oposto aos outros quatro planetas Jovianos do sistema solar, como foi o caso em 1632 e 1672, 1811 e 1851, 1990 e logo em 2030.

Como pode ser visto, isso acontece aproximadamente a cada 179,60 anos ou quando a lei de GO não é seguida e, assim, que o ciclo ímpar é menos ativo do que o ciclo anterior precedendo ao contrário do que deveria ser. Como a atividade solar vem diminuindo a algum tempo, temos visto temperaturas mais baixas no hemisfério norte e sul e a tendência é que elas continuem a diminuir, até pelo menos a década de 2040 ou um pouco mais, pois o ciclo de Gleissberg atingirá o seu mínimo justamente no período do meio para o fim da década de 2030 e como o ciclo de Gleissberg potencializa o mínimo de Schwabe.

sol 2

No gráfico acima, está clara a atividade solar decai a cada início de século, aconteceu nas décadas de 1800, 1900 e está acontecendo novamente na década de 2010, o que mostra que a atividade solar no início de cada século, está intimamente ligado ao ciclo de Gleissberg, potencializando o mínimo de Schwabe.

Referências:

http://www.schulphysik.de/klima/landscheidt/iceage.htm

http://sidc.oma.be/sunspot-index-graphics/wolfjmms.php

Damon, Paul E., and Sonett, Charles P., “Solar and terrestrial components of the atmospheric C-14 variation spectrum,” In The Sun in Time, Vol. 1, pp. 360–388, University of Arizona Press, Tucson AZ (1991). Abstract (accessed 16 July 2015)

Sun, B.,; Bradley, R. (2002). “Solar influences on cosmic rays and cloud formation: A reassessment”. Journal of Geophysical Research. 107 (D14).

Usoskin; et al. “Solar activity during the Holocene: the Hallstatt cycle and its consequence for grand minima and maxima”. Astron. Astrophys.

David H. Hathaway, “The Solar Cycle”, Living Reviews in Solar Physics, March 2010, Max Planck Institute for Solar System Research, Katlenburg-Lindau, Germany. ISSN 1614-4961 (accessed 19 July 2015)

Magnetism, dynamo action and the solar-stellar connection: Allan Sacha Brun, Matthew K. Browning (September 2017)

A history of solar activity over millennia: Ilya G. Usoskin (March 2017)

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