Solen

Solsystemet

Solen är en stjärna. Den bildades för ungefär 4,6 miljarder år sedan när ett moln av gas och stoft drogs samman.

Solen befinner sig i centrum av vårt solsystem. Det finns 100 miljarder stjärnor i denna storlek bara i vår galax Vintergatan. Solen med sina planeter rör sig i 250 km/s runt Vinter­gatans centrum på ett avstånd om 26.000 ljusår. Ett varv tar 250 miljoner år.

Solens diameter är cirka 109 gånger större än jordens, vilket gör den drygt en miljon gånger större än jorden. Omkring 99 procent av hela solsystemets massa finns i solen och påverkar därför genom sin gravi­tations­kraft alla planeters rörelser i vårt solsystem.

Varje sekund omvandlas 4 miljoner ton av solens massa till neutriner och solstrålning. Solen kommer att fungera som nu under ytterligare ca 4 miljarder år, sedan börjar vätet ta slut och kärnreaktionen övergår till en heliumfusion. Det gör att solen växer till en röd jätte för att sedan bli en vit dvärg.

Det är oklart vad som händer med jorden under den senare tiden av solens utveckling, men förmodligen kommer jordens vatten dunsta bort till följd av att solen blir allt varmare.

Solsystemets åtta planeter, varav en är jorden, rör sig i elliptiska omloppsbanor runt solen. Solens utstrålande energi i form av ljus och värme som når jorden är en förutsättning för allt biologiskt liv på planeten jorden och den globala jämvikt som råder sedan miljarder år tillbaka i vädersystem och havsströmmar.

Solen

Solens diameter är cirka 109 gånger större än jordens, vilket gör den drygt en miljon gånger större än jorden. Den har en massa på cirka 1,989×10^30 kg, vilket motsvarar 333 000 jordmassor. Omkring 99 procent av hela solsystemets massa finns i solen, och den påverkar därför genom sin stora gravitations­kraft alla planeters rörelser.

Solen har ingen fast kropp utan är en plasma, som dock har en tydlig struktur. Kärnan omges av en strålnings­zon (Radiative zone) som i sin tur omges av en Convection zone som följs av fotosfären och längst ut solens atmosfär.

Fotosfären är den synliga solens yta, då den kring­liggande atmosfären är genomskinlig. Den inre delen av atmosfären är hetare än fotosfären. Atmo­sfären är som kallast, ca 4.000 grader, 500 km ovanför foto­sfären, men ökar sedan längre ut till flera miljoner grader. Det är inte helt klarlagt varför.

Det yttersta lagret av atmosfären kallas för helio­sfären som omfattar hela solsystemet och alltså inkluderar jorden.

Solens fusion

Merparten av solens massa, ungefär 73,46 procent, består av väte (H). Den höga temperaturen i solens centrala delar, som beräknas vara 15 miljoner °C, gör att väte omvandlas till helium (He) genom fusion.

Fusionen producerar en stor mängd energi­rika fotoner (gamma- och röntgen­strålning), som så småningom ger vårt solsken. Energin som alstras av solen motsvarar 400 kvadril­joner watt, eller 400 Yottawatt, eller 4*1026 watt (400 000 000 000 000 000 000 000 000 W).

Milankovitch-cyklerna

Jordens avstånd till solen är i genomsnitt 149.600.000 km. Avståndet varierar med 1,7% uppåt och nedåt då jordbanan är eliptisk.

Hav omfattar 71% av jordens yta, 61,1 % på norra halvklotet och 80,9% på det södra. Denna skillnad gör att temperaturen är mycket mer stabil på södra än på norra halvklotet och hela jordens klimat styrs av den norra delen. När norra delen har vinter sjunker jordens medeltemperatur med 14 grader.

Milankovitch-cyklerna är lång­samma variationer hos instrålningen av solljus till jordytan, orsakade av regel­bundna förändringar av jordens rörelser kring solen och kring sin egen axel. De inverkar på jordens klimat och anses vara upphovet till de senaste årmiljonernas skiftningar mellan istider och mellan­liggande varmare inter­glacialer.

Solinstrålningens cykliska variationer har fått sitt namn efter den serbiske ingenjören, astrofysikern och matematikern Milutin Milankovitch (1879-1958), som bedrev mycket forskning på området, även om de ursprungligen påvisades och studerades av forskare verksamma längre tillbaka i tiden.

Jordens bana runt solen och dess rotation kring sin egen axel genomgår lång­samma variationer. Orsaken är att jorden inte bara påverkas av solens dragnings­kraft utan också av gravitations­krafterna från månen samt övriga planeter i solsystemet, främst Jupiter och Saturnus. Till­sammans ger dessa krafter upphov till tre viktiga förändringar hos jordens banrörelse och rotation:

• Varierande excentricitet - Förändringar av jordbanans form.
• Varierande axellutning - Förändringar av vinkeln mellan jordaxeln och jord­banans plan.
• Precession - Förändringar av jordaxelns och jordbanans riktning.

Ingen av de ovan nämnda förändringarna av jordens rörelser har någon nämnvärd inverkan på den totala mängd solenergi som jorden tar emot under loppet av ett år. Däremot ger de upphov till regelbundna variationer av sol­instrålningens fördelning mellan olika delar av jordklotet och olika tider på året. På så sätt kan de få en betydande inverkan på jordens klimat.

Exempelvis kan sommar­temperaturen på norra halvklotet bli ovanligt låg när jordaxelns lutning är liten samtidigt som jordbanan är påtagligt elliptisk och sommaren inträffar när jorden är som längst från solen. Långt uppe i norr kan somrarna då bli så svala att föregående vinters snö- och istäcken aldrig hinner smälta innan det blir vinter igen. Därigenom kan en istid ta sin början.

Solfläckar

Solfläckar är mörka fläckar på solen som beror på att solen är något kallare i de områdena pga en störning i solens magnetfält. Mycket solfläckar innebär att det blir varmare på jorden då solen får mer energi att avge värme.

Solfläckarna varierar i cykler vanligen 9-13 år. Det finns olika sätt att försöka räkna fram medelvärden, man brukar hamna mellan 11,05 och 11,09 år.6)

Man har länge haft svårt att förklara solfläckarna, men numera anser man dock att de orsakas av inhomogeniteter i solens magnetfält. Orsakar till dessa är okänd.

Solytan håller ungefär 6 000 °C, men fläckvis är temperaturen lägre, omkring 4 000 °C. Det mörkaste området kallas umbra, skugga. Vid randen finns ett övergångsområde med temperatur 5 000-5 500 °C, som kallas penumbra, halvskugga. Alla områdena är i själva verket vitglödande heta, men temperaturskillnaderna gör att fläckarna vid jämförelse med omgivningen syns mörka.

Solfläckscykler

Solfläckscykel är tidsperioden mellan ett tillfälle då antalet solfläckar når sitt maximum och nästa gång det inträffar. Antalet solfläckar varierar kraftigt med en cykel om i medeltal drygt elva år. Tar man hänsyn till den samtidigt inträffande pol­om­kastningen finner man att perioden i stället bör sättas till det dubbla, något över 22 år. Cykeltiden kan variera åtskilligt från period till period. Den hittills kortaste noterade perioden var sju år och den längsta fjorton år. Vi befinner oss nu i cykel nummer 25 sedan man började räkna solfläckar systema­tiskt under början av 1700-talet.

The monthly sunspot number since 1749.

Solens magnet­fält strukturerar solens atmosfär och yttre lager hela vägen från koronan till solvinden. Magnet­fältets variationer kan leda till en mängd olika fenomen som till­sammans kallas solaktivitet. All sol­aktivitet anpassas efter solens magnetiska cykel, eftersom magnetismen fungerar som energikälla och dynamisk motor för sol­aktiviteten.

Solinstrålning varierar systematiskt över cykeln,både i total instrålning och i fördelning på frekvenser (UV vs synliga och andra frekvenser). Strålningen har en amplitud på cirka 0,1 % runt ett medelvärde på cirka 1361,5 W/m2[59] ("solkonstanten").

Solcykel 25

Solcykel 25 är den pågående solcykeln. Den började i december 2019, med ett utjämnat minsta antal solfläckar på 1,8. Den förväntas pågå till omkring 2030.

Det finns mycket varierande förutsägelser avseende styrkan hos cykel 25 varierade från mycket svag med förslag på långsam glidning till ett Maunder-minimumliknande tillstånd till en svag cykel liknande föregående cykel 24 och till och med en stark cykel. En publicerad förutsägelse (av en mycket svag cykel) drogs tillbaka på grund av grundläggande fel.

Solar Cycle 25 Prediction Panel förutspådde i december 2019 att solcykel 25 kommer att likna solcykel 24, med den föregående solcykelns minimum i april 2020 (±6 månader), och antalet solfläckar som når ett maximum av 115 i juli 2025 (±8 månader). Denna förutsägelse är i linje med den nuvarande allmänna överenskommelsen i den vetenskapliga litteraturen, som hävdar att solcykel 25 kommer att vara svagare än genomsnittet.

Solens instrålning till jorden

Se Solens instrålning till jorden, Klimatfakta.info

Källor

• Solstrålning, SMHI
• Solfläckar, Wikipedia
• Solfläckscykeln, Wikipedia
• Solen, Wikipedia
• Solar cycle, Wikipedia
• Solar cycle 25, Wikipedia
• Overlapping Magnetic Activity Cycles and the Sunspot Number: Forecasting Sunspot Cycle 25 Amplitude, McIntosh, S.W., Chapman, S., Leamon, R.J. et al. Springer Link (2021-11-24)
• Är det solcykeln som triggar La Niña? Gabriel Oxenstierna, Klimatupplysningen (2022-06-20)