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Abb. 1:Bild der Sonnenoberfläche mit den Strukturen, die
für die Helligkeitsänderungen verantwortlich
sind. Granulation, die auf der ganzen Oberfläche zu sehen ist,
wird verursacht durch die Konvektion welche den Energiefluss der Sonne
aus dem Inneren an die Oberfläche transportiert. Sie liefert den
stetigen Teil der Einstrahlung auf der Erde. Magnetische Strukturen
sind dunkel (Sonnenflecken) oder hell (die kleinen, hellen Punkte sind
die sog. Fackeln) und tragen einen Anteil zur Einstrahlung bei, der
mit dem Sonnenfleckenzyklus variiert. Fackeln zeigen sich insbesondere
nahe dem Rand der Sonnenscheibe (rechts oben, ausserhalb des
Bildes). Ihr Beitrag überwiegt den der Sonnenflecken, so dass die
Sonne bei hoher Fleckenzahl nicht dunkler, sondern etwas heller
ist. Die Länge des Balkens entspricht 1000 km. (Bildquelle:
Swedish 1-m Solar Telescope/B. de Pontieu).
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Abb. 2:Änderung der Helligkeit der Sonne, gemessen mit Instrumenten
auf Satelliten. Die Gesamteinstrahlung der Erde ist höher zu Zeiten
großer Sonnenfleckenzahl, wie es um 1980, 1990 und 2001 der Fall
war. Die schnelleren Fluktuationen ergeben sich aus Änderungen in
der projizierten Fläche von Flecken und Fackeln auf der
Sonnenscheibe infolge der 27-tägigen Drehung der Sonne um ihre Achse.
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Die Temperatur der Erde wird in erster Linie durch die Strahlung der
Sonne bestimmt. Sonnenflecken sind dunkel, sie verringern die Helligkeit
der
 Sonne (MPEG-Film, 7.5MB). .
Wenn Sonnenflecken die einzige Art von Störungen auf der
Oberfläche der Sonne wären, sollte die gestiegene
Fleckenzahl eher zu einer Abkühlung geführt haben.
Zusätzlich zu den Sonnenflecken gibt es aber auch hellere
Stellen auf der Sonne, die Fackeln genannt werden. Zwar sind
sie viel kleiner, existieren aber in sehr großer
Zahl (MPEG-Film, 7.5MB) .
(Abb. 1).
Sie sind am häufigsten, wenn es auch viele dunkle Sonnenflecken
gibt, wie etwa in den Jahren 1991 und 2002.
Die Helligkeit der Sonne ist seit 1978 genau vermessen worden. Es
stellt sich heraus, dass sie zu Zeiten hoher Fleckenzahlen um etwa
0.07 Prozent höher ist als bei minimaler Fleckenzahl (Abb. 2).
Der Grund dafür sind die Fackeln. Da sie kleinere Abmessungen als
die Sonnenflecken besitzen, fallen sie zwar weniger auf, machen in
ihrer Gesamtheit aber einen grösseren Effekt als die Flecken.
Sind Helligkeitsänderungen dieser Art hinreichend stark, um einen
Einfluss auf das Klima zu haben?
Messungen der tatsächlichen Helligkeitsänderungen sind nur
für die vergangenen 30 Jahre vorhanden. Man kann sie aber
ergänzen durch Beobachtungen der Fleckenaktivität, die für
die letzten 300 Jahre vorhanden sind, und damit auf eventuelle
Langzeittrends der Sonnenhelligkeit rückschließen. Dazu
braucht man zusätzlich eine Theorie, die den Zusammenhang
zwischen der Helligkeit der Sonne und ihrer Fleckenaktivität
beschreibt. Die Theorie macht eine
einfache Aussage: ausser den bekannten Helligkeitsstörungen
durch Flecken und Fackeln gibt es keine nennenswerten zusätzlichen
Faktoren, die die Helligkeit der Sonne beeinflussen. Man kann also
aus historischen Beobachtungen der Aktivität der Sonne ihre
Helligkeit in der jüngeren Vergangenheit rekonstruieren.
Die Helligkeitsschwankungen aus diesen Daten können dann in
Computermodellen zur Entwicklung des Erdklimas berücksichtigt
werden.
Mit solchen Klimamodellen konnte die Forschergruppe
nun zeigen, dass der Effekt der Sonnenflecken und -fackeln viel zu
klein ist, um die gemessene globale Temperaturveränderung zu
erklären. Die Ergebnisse führen zu dem Schluss, dass menschliche
Einflüsse im vergangenen Jahrhundert einen wesentlich
stärkeren Einfluss auf das Klima gehabt haben als Veränderungen
der Sonnenhelligkeit.
P.V. Foukal, C. Fröhlich, H.C. Spruit, T. Wigley
Originalveröffentlichung:
P.V. Foukal, C. Föhlich, H.C. Spruit, T. Wigley:
Variations in solar luminosity and its effect on the Earth's climate,
Nature (14. September 2006)
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