NGV-Geonieuws 170 artikel 1048

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


Augustus 2010, jaargang 12 nr. 5 artikel 1048

Redactie: George Brouwers tot en met artikel 1023 en vanaf 1024 dr.W.M.L.(Willem) Schuurman

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 170! Op de huidige pagina is alleen artikel 1048 te lezen.

<< Vorig artikel: 1047 | Volgend artikel: 1049 >>

1048 Raadselachtige tijdelijke afbraak van de thermosfeer
Auteur: prof.dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Op de grens van onze aardatmosfeer en de ruimte, op een hoogte van ongeveer 90-600 km, bevindt zich de thermosfeer, een laag waarvan de dichtheid fluctueert volgens de zonnecycli. Gedurende het minimum van de afgelopen cyclus, in 2008-2009, nam de dichtheid echter zo ver af dat van een ineenstorting van de thermosfeer kan worden gesproken: de dichtheid daalde tot zo’n 28% onder de laagste waarde die tijdens vorige minima was bereikt; dit komt overeen met een twee- tot driemaal zo grote afname als anders. De oorzaak van deze uitzonderlijke verandering blijft vooralsnog onduidelijk.

De thermosfeer is het gebied van meteorieten en satellieten die zich in een ban om de aarde bewegen, maar ook het gebied waar de zonnestraling voor het eerst contact maakt met de Aarde. Voor het leven op Aarde is belangrijk dat de thermosfeer extreem ultraviolette fotonen van de zon onderschept, die daardoor het aardoppervlak niet kunnen bereiken (minder extreem ultraviolet doet dat overigens wel). Bij sterk zonneactiviteit (de zonnecycli duren elk zo’n 11 jaar), zendt de zon veel extreem ultraviolette fotonen uit; daardoor wordt de thermosfeer opgewarmd, die daardoor uitzet. De temperatuur die hierbij wordt bereikt kan oplopen tot ca. 1400 K (1125 °C), wat de naam van de thermosfeer verklaart. Omdat de zonneactiviteit gedurende de laatste zonecyclus gering was (er waren weinig zonnevlekken), met een minimum in 2008-2009, richtten geofysici hun aandacht op de thermosfeer om na te gaan hoe die op zo’n uitzonderlijk minimum zou reageren.


De thermosfeer vormt de buitenste ‘laag’ van onze atmosfeer.

Dat gebeurde met behulp van een slim uitgedachte methode. Omdat satellieten een zekere (zeer geringe) wrijving ondervinden van de deeltjes waaruit de thermosfeer is opgebouwd, kan de dichtheid van de thermosfeer worden afgeleid uit de baanverandering die satellieten vertonen als gevolg van een (uiterst geringe) afname van hun snelheid. Onderzoekers analyseerden deze veranderingen voor meer dan 5000 satellieten die tussen 1967 en 2010 (bijna de hele periode waarin satellieten bestaan!) een baan volgden tussen 200 en 600 km boven het aardoppervlak. Zo verkregen ze voor die periode gegevens over dichtheid, temperatuur en druk van de thermosfeer. Daaruit bleek dat de dichtheid in 2008-2009 niet alleen veel geringer was dan ooit tevoren, maar ook dat de afname in dichtheid veel groter was dan verklaard kan worden door de afgenomen zonneactiviteit. Volgens de onderzoekers kan daarmee namelijk slechts zo’n 30% van de ‘extra’ afname worden verklaard.

Een van de hypotheses is dat CO2 in de thermosfeer de temperatuurdaling heeft vergroot, maar ook de bekende eigenschappen van CO2 kunnen de grootte van de temperatuurdaling niet geheel verklaren: die zouden slechts zo’n 10% van de ‘extra’ afname van de dichtheid kunnen verklaren. Dat betekent dat er voor 60% geen verklaring is. Mogelijk spelen klimaatveranderingen een rol: daardoor zouden bijvoorbeeld de samenstelling van de thermosfeer - en daarmee zijn thermische eigenschappen - kunnen veranderen, maar dat is speculatief want daarover bestaan nauwelijks gegevens.


De dichtheid (figuur a) van de thermosfeer op 400 km hoogte
nam toe en weer af gedurende de laatste vier zonnecycli.
Figuur b toont de intensiteit van de radiostraling van de zon
(golflengte 10,7 cm), een maat voor de zonneactiviteit.
In 2008 en 2009 was de dichtheid van de thermosfeer
28% lager dan tijdens eerdere zonnecycli (c).

Hierbij kan overigens worden aangetekend dat het minimum van de zonneactiviteit nu aan zijn cyclische einde komt, en dat de hoeveelheid extreem ultraviolette fotonen die de zon uitzendt weer toeneemt. Ook de dichtheid van de thermosfeer neemt weer toe. Maar de extreme dichtheidsafname in 2008-2009 blijft vooralsnog een raadsel.

Referenties:
  • Emmert, J.T., Lean, J.L. & Picone, J.M., 2010. Record-low thermospheric density during the 2008 solar minimum. Geophysical Research Letters 37, L12102, doi:10.1029/2010GL043671, 5 pp.

Figuren (John Emmert): NASA.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl