Kosminen säteily säätelee säitä

Jo pitkään on uumoiltu, että maapallon keskilämpötila seuraa Auringosta peräisin olevan kosmisen säteilyn määrää. Vaihtelun on epäilty johtuvan siitä, että Auringon aktiivisuus vaikuttaa siihen, paljonko pilviä ilmakehään syntyy. Tälle selitykselle on hiljattain saatu tukea Sveitsissä toimivan Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen Cernin tekemien kokeiden tuloksista.

Pilvipeitteen muodostumisessa keskeinen prosessi on rikkihappomolekyylien yhtyminen tiivistymisytimiksi kutsutuiksi mikroskooppisiksi hiukkasiksi, joiden pinnalle vesihöyry voi nesteytyä tai härmistyä sillä seurauksella, että syntyy pieniä pisaroita tai jääkiteitä. Pilvet koostuvat juuri tästä nesteaerosoliksi nimitetystä seoksesta.

Cernissä tutkittiin Auringon osuutta pilvistymisessä simuloimalla kosmisen säteilyn vaikutusta ilmakehään. Kokeiden mukaan säteilymäärän kymmenkertaistuminen edisti rikkihappomolekyylien yhtymistä ja siten pilvien muodostumista. Lisäksi todettiin, että typestä ja vedystä koostuva ammoniakki voimistaa osaltaan ilmiötä. Kokeissa saatiin viitteitä myös siltä, että jotkin ilma­kehän orgaaniset aineet vaikuttavat samoin.

Osa ilmastontutkijoista pitää mahdollisena, että kosmisen säteilyn runsastuminen silloin, kun Aurinko on hyvin aktiivinen, lisää maapalloa jäähdyttäviä alapilviä. Koska Aurinko on ollut viime vuosina rauhallinen, maapallon keskilämpötila on ollut korkea. Kun Aurinko taas aktivoituu, sen pitäisi tämän teorian mukaan kääntyä laskuun.

Vesihöyry tiivistyy hiukkasten pinnalle

Cernin hiukkaskiihdyttimen avulla tehdyissä kokeissa selvisi, että Auringosta peräisin olevan kosmisen säteilyn kymmenkertaistuminen edistää rikkihappomolekyylien yhtymistä tiivistymisytimiksi.

1. Auringosta tuleva kosminen säteily saa rikkihappo­molekyylit (punainen) reagoimaan ilmakehässä ammoniakin (vihreä) kanssa. Näin syntyy mikroskooppisia partikkeleita.

2. Kun pikku partikkelit yhtyvät orgaanisiin höyryihin, niistä kasvaa niin sanottuja aerosolihiukkasia.

3. Aerosolihiukkasten läpimitta kasvaa satakertaiseksi, kun ne sitovat itseensä lisää rikkihappoa, ammoniakkia ja orgaanisia höyryjä.

4. Aerosolihiukkasista on tullut niin isoja, että niiden pinnalle voi tiivistyä vesihöyryä. Prosessi vaikuttaa pilvisyyteen ja ilmastoon.