Ήλιος και Γη: Τα φυσικά φαινόμενα, η πιθανή επίδραση στην κλιματική αλλαγή και η επίδραση της ανθρώπινης δραστηριότητας

Ο ήλιος είναι το γειτονικό μας άστρο, το μόνο άστρο που επηρεάζει τη ζωή μας. Ο Ήλιος δίνει όλη την ενέργεια που έχουμε στη γη. ηλιακή ενέργεια, ενέργεια ανέμου (Αιολική), το κάρβουνο, το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, με μόνη εξαίρεση την πυρηνική ενέργεια.

Οι άνθρωποι, ειδικά οι προϊστορικοί, από τότε που αναγκάστηκαν να σπείρουν όταν η τροφή δεν έφτανε να φάνε και δημιούργησαν την αγροτική επανάσταση, αντιλήφθηκαν ότι είναι τελείως απαραίτητο να φτιάξουν ένα ημερολόγιο βασισμένο στον Ήλιο για να ρυθμίζουν τις ετήσιες αγροτικές δραστηριότητες (σπορά κ.λπ.) και συγχρόνως στη Σελήνη που ρυθμίζει πότε μπορούμε να ψαρεύουμε και να κυνηγάμε ορισμένα ζώα.

Ανέπτυξαν με αυτό τον τρόπο αστρονομία μαθηματικά και επιστήμες γενικότερα και συγχρόνως τον πολιτισμό, όπως λέει ο Πλάτων.

 Μία τεράστια επανάσταση αρχίζει στην Ιωνία ακριβώς με αυτές τις επιστήμες που αναπόδραστα και συγχρόνως οδήγησαν και στην γέννηση της ορθολογικής φιλοσοφίας και τον σύγχρονο πολιτισμό.

Ο κύριος λόγος που οι προϊστορικοί άνθρωποι, οι επιστήμονες της παλιάς εποχής, ανέπτυξαν την επιστήμη ήταν για να μπορούν να προβλέψουν πότε θα βρέξει, πότε θα έχει ξηρασία, πότε θα ρίξουν τις βάρκες στην θάλασσα και πότε θα τις βγάλουν και κυρίως για να ξέρουν πότε θα σπείρουν τέλη Οκτώβρη αρχές Νοέμβρη συνήθως στην Ελλάδα.

Στην Ελλάδα η εφαρμογή των επιστημών

Ο πολιτισμός με κυρίαρχες τις θετικές επιστήμες, αστρονομία, μαθηματικά, αστροφυσική, (με την κοσμολογία), φυσική,  εξελίχθηκε ταχύτατα στην Ελλάδα από την εποχή των Ιώνων φιλοσόφων και άρχισε η εφαρμογή των επιστημών στην τεχνολογία με τεράστια πρόοδο, ειδικά από την εποχή του Μεγαλέξανδρου, που οι επιστημονικές μέθοδοι βασισμένες στα μαθηματικά με θεωρήματα επεκτάθηκαν μέχρι την Ινδία. Πρακτική που συνεχίζεται σε κάποιο βαθμό ακόμη και κατά την Ρωμαιοκρατία, επειδή οι Ρωμαίοι φοβούνται την επιστήμη και τις γνώσεις που δεν αντιλαμβάνονται απολύτως, τρέμοντας στην πιθανότητα οι Έλληνες να πλουτίσουν με την επιστήμη, «βγάζοντας «χρυσάφι από τις πέτρες», όπως λέει ο Διοκλητιανός για παράδειγμα, και διατάζει να καούν τα βιβλία χημείας, αστρονομίας και μαθηματικών. Ασφαλώς αναμενόμενο από ένα έθνος που βρίσκεται σε προεπιστημονική κατάσταση, ‘όπως λέω, δηλαδή δεν καταλαβαίνει από επιστήμη και την φοβάται επειδή οι Έλληνες μπορούν να την εφαρμόσουν. Έτσι οι Έλληνες με την αιτιοκρατία, την Πυθαγόρια φιλοσοφία, με την αντίληψητων νόμων της φυσικής που εκφράζονται ακριβώς μόνο με τα μαθηματικά, δηαδή με τις επιστήμες, με θεωρήματα, σχεδιάζουν, κατασκευάζουν και χρησιμοποιούν τον μηχανισμό των Αντικυθήρων αβσισμένη στο δόγματου Πυθαγόρα ότι η  Φύση εκφράζεται με μαθηματικά.

 Η αρχική ιδέα είναι η ίδια με του προϊστορικού ανθρώπου στην Θεσσαλία το 6000 π.Χ. που κτίζουν τα αρχαιότερα ορθογώνια κτήρια με αστρονομικό προσανατολισμό, ώστε να λειτουργούν σαν αστρονομικά όργανα ορίζοντας την αρχή του έτους και κυρίως των .αγροτικών εργασιών. Τέτοια κτήρια αργότερα ξέρουμε ότι ονομάζονται Μετεωροσκοπεία, όπως το κτήριο των Αέρηδων (Ρολόι του Κυρρήστου) στην Αθήνα.

Ο μηχανισμός των Αντικυθήρων είναι το αρχαιότερο μετεωρολογικό όργανο. Αποτελεί επιτυχημένη προσπάθεια του ανθρώπου να προβλέψει τον καιρό.

Ο μηχανισμός των Αντικυθήρων έχει πολλές χρήσεις, όπως κάθε αστρονομικό ρολόι. Ωστόσο κύριο καθήκον του είναι η τήρηση ακριβούς ημερολογίου και εξ αυτού η πρόβλεψη του καιρού και όλων των αστρονομικών φαινομένων που γνωρίζουν τότε, εκλείψεων ηλίου και Σελήνης, των θέσεων των πλανητών κάθε νύκτα, τις φάσεις της Σελήνης και όλες τις σημαντικές ημερομηνίες όπως της έναρξης των Ολυμπιακών αγώνων, των Πυθίων, Νεμέων, Ισθμίων, Νάων, Αλείων. 

Οι άνθρωποι τρέμουν τις μη αναμενόενες αλλαγές, καιρού ή οτιδήποτε. Προτιμούν τις περιοδικές αλλαγές, που είναι προβλέψιμες, όπως οι κινήσεις του Ηλίου, Σελήνης, πλανητών και οι εκλείψεις. Έχουν άραγε ανάμνηση των αλλαγών του καιρού με τις εποχές παγετώνων  που ανέβασαν την στάθμη της θάλασσας, κατέστρεψαν τις όποιες εγκαταστάσεις είχαν, η τις πτώσεις μεγάλων μετεωριτών με τα τσουνάμι και τους κατακλυσμούς, Ογυγίου, Δευκαλίωνα, Δαρδάνου και άλλων όπως αυτού της έκρηξης της Θήρας Ασφαλώς έχουν την ζοφερή ανάμνηση των πτώσεων μετεωριτών όπως αυτόν που προκάλεσε το σεισμό της Αχαίας με το κρουστικό του κύμα τον οποίο περιγράφει με αξιοθαύμαστη ακρίβεια ο Αριστοτέλης, τον ονομαστό μετεωρίτη του Ελλησπόντου, όπως ο πολύ μικρότερος μετεωρίτης της Τσελιάμπινσκ στις 15 Φεβ 2013 που με το κρουστικό του κύμα έσπασε 200000 τζάμια στην Ρωσία.  Τέτοιες παρατηρήσεις μετεωριτών και κομητών υποστηρίω ότι πιθανότατα τους επέτρεψαν να δημιουργήσουν την αστροφυσική, και να συμπεράνου σωστά ότι τα άστρα είναι συμπυκνώσεις θερμών αερίων.

Ο ρόλος ήλιου και ατμόσφαιρας στην κλιματική αλλαγή

Σήμερα η επιστήμη, αφού μελέτησε 27 αιώνες τον Ήλιο και μετά την χρήση του τηλεσκοπίου από τον Γαλιλαίο και άλλους και κυρίως στην διάρκεια των τελευταίων 220 ετών με τηνφασματοσκοπία, έχει διαπιστώσει ότι η επίδραση του ήλιου είναι μία από τις συνιστώσες που επηρεάζουν τον καιρό και το κλίμα στη γη, βασική, αλλά όχι κυρίαρχη.

Γνωρίζουμε με βεβαιότητα ότι η ατμόσφαιρα δρα σαν μία πολλαπλή βαλβίδα για την ενέργεια που έρχεται από τον ήλιο και την ενέργεια που στέλνει η γη ακτινοβολώντας πίσω στο διάστημα χωρίς να υπερθερμαίνεται βρίσκοντας την ισορροπία που προσδιορίζει αυτομάτως την θερμοκρασία της Γης ή κάθε πλανήτη ή διαστημοπολοίου..  

Οι μεταβολές στην χημική σύσταση της ατμόσφαιρας, ακόμη και μικρές, είναι κυρίαρχες στην διαμόρφωση της ισορροπίας της ενέργειας που παίρνει η Γη από τον Ήλιο και αυτής που αποδίδει στο διάστημα διαμορφώνουν την θερμοκρασία της Γης και τελικά το κλίμα της από ότι οι μεταβολές από της ισχύος του ηλίου. Η ανακλαστικότητα της ατμόσφαιρας, η αδιαφάνειά της, η απορρόφησή της, μεταβάλλονται από μη ηλιακά και μη περιοδικά φαινόμενα, όπως οι εκρήξεις ηφαιστείων (π.χ. Θήρας 1680 π.Χ., Κρακατόα (1883). Η επιστήμη γνωρίζει ωστόσο ότι η επίδραση στην ατμόσφαιρα φαινομένων όπως οι εκρήξεις ηφαιστείων της Σαντορίνης για παράδειγμα πριν από 37 αιώνες , κατέστρεψε με την έκρηξη τον ελληνικό πολιτισμό και συγχρόνως μετέβαλε ή το κλίμα της γης γιατί σκοτείνιαζε η ατμόσφαιρα και άλλαξε το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που έπαιρνε η γη για καιρό. Ακόμη πιο δραστικές μεταβολές στην ατμόσφαιρα και το κλίμα συμβαίνουν όταν πέφτουν, ευτυχώς πολύ σπάνια, αστεροειδείς και κομήτες στην Γη, όπως πιθανότατα έγινε με τον αστεροειδή που εξαφάνισε τους δεινοσαύρους. 

Μικρή εποχή παγετώνων

Μελέτη της ηλιακής δραστηριότητας στο παρελθόν -από την εποχή του Γαλιλαίου το 1609 που για πρώτη φορά επιστήμων χρησιμοποιεί το τηλεσκόπιο για να παρατηρήσει τον ουρανό και ειδικότερα τον Ήλιο-  επιτρέπει να αντιλαμβανόμαστε την συνεισφορά της ηλιακής δραστηριότητας στη διαμόρφωση του κλίματος στη γη. 

Σε περιόδους που ο ήλιος έχει χαμηλή ηλιακή δραστηριότητα, όπως ανάμεσα στο 1640 με 1.700 περίπου,  η γη παγώνει. Τότε παγώνουν ποτάμια της Ευρώπης που σήμερα δεν παγώνουν ποτέ, ο Τάμεσης, ο Σηκουάνας και συγχρόνως η παραγωγή σιτηρών πέφτει δραστικά με αποτέλεσμα να μην μπορεί να τραφεί ο πληθυσμός. Αυτή την εποχή ονομάζουμε μικρή εποχή των παγετώνων και δημιουργήθηκε ως αποτέλεσμα χαμηλής ηλιακής δραστηριότητας. Ένας απλός κανόνας προβλέπει ότι αν αλλάξει κατά ένα ποσοστό η θρεμοκρασία του ήλιου αναλόγως θα αλλάξει και της Γης, όπως αποδεικνύεται με την φυσική χρησιμοποιώντας μόλις δυο γραμμές μαθηματικά.

Ο ήλιος έχει μία περιοδικότητα 11 ετών περίπου η οποία μεταβάλλει ελαφρά την ακτινοβολία που εκπέμπει ο ήλιος και συγχρόνως επηρεάζει τη γη μας, την ατμόσφαιρα, την ιονόσφαιρα πιο πολύ, αλλά και μία τεράστια περιοχή γύρω από το ηλιακό σύστημα η οποία ονομάζεται ηλιόσφαιρα. 

Ο ηλιακός άνεμος

Η δημιουργία της τεράστιας ηλιόσφαιρας γύρω από τον Ήλιο είναι αποτέλεσμα του ηλιακού ανέμου. Ο ηλιακός άνεμος είναι ένα υλικό, που ο ήλιος εκπέμπει συνεχώς προς τα έξω με τεράστια ταχύτητα. Συνήθως η ταχύτητα του ανέμου είναι γύρω στα 400 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο ενώ στη διάρκεια εκτάκτων φαινομένων, ηλιακών εκρήξεων, πηγαίνει συχνά στα 700-800 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο με μέγιστες τιμές γύρω στα 4.500 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Ο ηλιακός άνεμος είναι ένα πλήρως ιονισμένο αέριο είναι πλάσμα μαγνητισμένο το οποίο επηρεάζει τον πλανήτη μας και τους άλλους πλανήτες και όλο το ηλιακό σύστημα όλη την ηλιόσφαιρα.

Σημαντικότατα επηρεάζει και την κοσμική ακτινοβολία, τόσο αυτήν που παράγει ο ίδιος ο ήλιος, όσο και την ακτινοβολία που έρχεται από το Γαλαξία μας. Η μεταβολή της κοσμικής ακτινοβολίας ακολουθεί τον 11ετή και 22-ετή περιοδικότητα του ήλιου. Επειδή η κοσμική ακτινοβολία είναι ιονισμένη θεωρείται από πολλούς ότι επηρεάζει τη συμπύκνωση υδρατμών μέσα στην ατμόσφαιρα της γης, επηρεάζει δηλαδή την νέφωση και συνεπώς τη βροχόπτωση άρα επηρεάζει και το κλίμα.

Η γραφική παράσταση που έφτιαξα της ηλιακής δραστηριότητας συναρτήσει του χρόνου για τους τελευταίους δύο αιώνες περίπου δείχνει ότι τα τελευταία 60 χρόνια η ηλιακή δραστηριότητα πέφτει και συνεπώς δεν μπορούμε να συνδέσουμε την αύξηση της θερμοκρασίας στη γη με την πτωτική ηλιακή δραστηριότητα.

Το φαινόμενο του Θερμοκηπίου

Τα τελευταία χρόνια, δεκαετίες, οι βαλβίδες της ατμόσφαιρας που ρυθμίζουν την ενέργεια που στέλνει η Γη στο διάστημα έχουν κλείσει και εξακολουθούν και κλείνουν διότι αυξάνει το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα ανθρωπογενή αέρια μέσα στην ατμόσφαιρα του πλανήτη μας. Αυτός είναι ο κύριος παράγων που ρυθμίζει την ενέργεια της γης που φεύγει στο διάστημα.  Επειδή οι βαλβίδες της ατμόσφαιρας κλείνουν η ενέργεια που εκπέμπει η γη κατακρατείται από την ατμόσφαιρα με αποτέλεσμα να αυξάνει η θερμοκρασία της γης και αυτό είναι το φαινόμενο του θερμοκηπίου.

INFO:

*Ο κ. Ξενοφών Διονυσίου Μουσάς είναι αστρονόμος, καθηγητής Φυσικής Διαστήματος. Εργάσθηκε πολλά χρόνια στον Τομέα Αστροφυσικής, Αστρονομίας και Μηχανικής, Τμήμα Φυσικής, Σχολή Θετικών Επιστημών, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών και το Imperial College of Science and Technology. Έχει λάβει βραβείο της NASA και της American Geophysical Union. Συμετέχει σε διαστημικά πειράματα της NASA, ESA και έχει επιβλέψει 40 διδακτορικά στην Ελλάδα και ξένα πανεπιστήμια και έχει γράψει περισσότερα από 120 άρθρα σε επιστημονικά περιοδικά και πολλά λήμματα στην Θεματική Εγκυκλοπαίδεια της Εκδοτικής Αθηνών, Εργάζεται ερευνητικά  σε θέματα φυσικής διαστήματος, ηλίου, κοσμικής ακτινοβολίας και του δορυφόρου του Κρόνου Τιτάνα, όπως και σε θέματα φιλοσοφίας, ιστορίας προϊστορίας της αστρονομίας και αρχαίας οπτικής.

Βιβλιογραφία:

• ΜΟΥΣΑΣ ΔΙΟΝ. ΞΕΝΟΦΩΝ, Ο Μηχανισμός των Αντικυθήρων το αρχαιότερο μηχανικό σύμπαν, Canto Mediterraneo, Αθήνα 2018.
• ΜΟΥΣΑΣ ΔΙΟΝ. ΞΕΝΟΦΩΝ, Ο Ήλιος, υπό προετοιμασία
• ΜΟΥΣΑΣ ΔΙΟΝ. ΞΕΝΟΦΩΝ, Αστροφυσική, υπό προετοιμασία