Nuovo ingresso al modello climatico delle Nazioni Unite: Ulrik Ingerslev Uggerhøj, fisica e astronomia, AU, insieme con altri tra cui Jens Olaf Pepke Pedersen e Martin Bødker Enghoff, DTU spazio, hanno direttamente dimostrato in un nuovo esperimento che la radiazione cosmica può creare piccole particelle galleggianti – cosiddetti aerosol – nell’atmosfera. Così facendo, essi comprovano la connessione tra attività magnetica del sole e il clima terrestre.

Una visualizzazione artistica di come la radiazione cosmica  ad alta energia colpisce l’atmosfera terrestre e forma le cascate di nuove particelle, tra cui gli elettroni ricchi di energia che gli scienziati ora hanno dimostrato di essere in grado di creare i nuclei di formazione di nubi (grafica: NASA)

Nuvole, che sono le gocce d’acqua, si creano più facilmente quando il vapore acqueo nell’atmosfera può condensarsi intorno a particelle – di polvere o grandi  molecole. I ricercatori hanno mostrato ora che gli elettroni causati dalla radiazione cosmica possono creare piccole particelle che possono crescere nell’atmosfera in tali nuclei di condensazione di nubi. Questo è interessante alla luce della controversa teoria proposta da Henrik Svensmark, DTU spazio, che postula una correlazione tra attività solare e la temperatura della terra: quando l’attività del sole aumenta – e campi magnetici in tal modo (visto come più le macchie solari) – più  particelle cosmiche deviano e  quindi in minor numero raggiungono l’atmosfera terrestre, dopo di che c’è meno formazione di nubi e la temperatura aumenta sulla superficie della terra. E al contrario: quando il campo magnetico è indebolito, la temperatura scende. (Grafica: spazio DTU)

Sezione di ASTRID –il più grande acceleratore di particelle della Danimarca – presso l’Università di Aarhus, da cui gli scienziati hanno inviato gli elettroni in una camera di clima e creato condizioni simili all’atmosfera all’altezza dove si formano nubi. Semplicemente mettendo a confronto le situazioni nella camera di clima con e senza radiazioni elettroni, i ricercatori possono vedere direttamente che una maggiore radiazione porta a più aerosol. Questi aerosol sono interessanti perché possono creare vapore acqueo nell’atmosfera e condensarsi in gocce d’acqua – cioè nuvole.

Professore associato Ulrik Ingerslev Uggerhøj, dipartimento di fisica e astronomia, Università di Aarhus.

Senior Scientist Jens Olaf Pepke Pedersen, spazio DTU.

Scienziato Martin Bødker Enghoff, DTU spazio.

Con i nuovi risultati appena pubblicati sulla rivista  Geophysical Research Letters, gli scienziati sono riusciti per la prima volta ad osservare direttamente che le particelle elettricamente cariche provenienti dallo spazio e che colpiscono l’atmosfera ad alta velocità contribuiscono a creare gli aerosol che sono i pre-requisiti per la formazione di nubi.

Piú  copertura nuvolosa si verifica nel mondo, più bassa é la temperatura globale – e viceversa quando ci sono meno  nuvole. Il numero di particelle dallo spazio varia di anno in anno – in parte controllato da attività solare. La comprensione dell’impatto delle particelle cosmiche – composto da elettroni, protoni e altre particelle cariche – sulla formazione di nubi e in tal modo il numero di nuvole, quindi è molto importante per quanto riguarda i modelli climatici.

Con le nuove conoscenze dei ricercatori, ora è chiaro che esiste una forte correlazione tra attività variabile del sole e la formazione di aerosol nell’atmosfera terrestre. Inizialmente, i ricercatori hanno dimostrato che esiste una correlazione, e pertanto ora realizzeranno le misurazioni sistematiche e modellings per determinare quanto questo sia importante per il clima. Nuovi studi saranno resi noti presso la  DTU a Copenaghen, con il supporto che include una nuova concessione di 2 milioni di DKK (circa Euro 270000) dai consigli di ricerca nazionale danese.

Sperimentare in una camera di clima

In una camera di clima all’Università di Aarhus, gli scienziati hanno creato condizioni simili all’atmosfera all’altezza dove si formano nubi basse. Poi irradiando questa atmosfera artificiale con elettroni veloci da ASTRID – più grande acceleratore di particelle della Danimarca – hanno anche creato condizioni simili a quelli naturali.
Semplicemente confrontando le situazioni nella camera di clima con e senza radiazioni degli elettroni, i ricercatori possono vedere direttamente che una maggiore radiazione porta a più aerosol.
Nell’atmosfera, questi aerosol crescono in nuclei di nube  nel corso di ore o giorni, e il vapore acqueo si concentra su questi, formando così, con le piccole goccioline di vapore acqueo,  le nuvole.

Sfondo

Basato sulla correlazione tra il livello di attività del sole e la temperatura globale della terra, il ricercatore clima danese Henrik Svensmark ha proposto una teoria controversa negli anni novanta: che ci potrebbe essere una correlazione tra l’intensità della radiazione cosmica che colpisce la terra – e che è influenzato dall’attività del sole – e il numero delle nubi formate.
Con l’esperimento di Aarhus, il gruppo di ricerca ha fatto ora un passo più vicino per essere in grado di dimostrare questa relazione. C’è molto da fare affinché i  modelli climatici  debbano  prendere la radiazione cosmica in considerazione. In tal modo, i nuovi risultati offrono speranza per megliorare i modelli climatici che possono descrivere la temperatura della terra e il clima più accuratamente.

Commenti da tre degli scienziati dietro l’esperimento:

Senior Scientist Jens Olaf Pepke Pedersen, spazio DTU, dice:

“Università di Aarhus ha facilitazioni che ci consentono per la prima volta di effettuare un test molto diretto della teoria sulle particelle cosmiche, causando la formazione di goccioline nell’atmosfera.”

Scienziato Martin Bødker Enghoff, DTU spazio, aggiunge:

“Prima possiamo dire come l’effetto è grande, che è chiaro che i nostri risultati devono essere verificati – più solo le misure e calcoli modello devono essere fatte. Tuttavia, noi possiamo già rivelano con qualunque dubbio che c’ è un effetto.”

“È un piacere vedere questi risultati nella ricerca sul clima sta raggiunto al nostro acceleratore. In realtà, è possibile solo a fare ricerca corrispondente al CERN – il centro di ricerca europeo congiunto”, dice il professore associato Ulrik Uggerhøj, dipartimento di fisica e astronomia, Università di Aarhus.

Fatti circa l’esperimento

Una camera contiene aria con precisione equilibrata di  quantità di biossido di zolfo, ozono e vapore acqueo irradiati con elettroni. La luce solare è un ingrediente necessario per la formazione di aerosol nell’atmosfera naturale, e è imitato in Aula clima da una lampada che emette luce ultravioletta. I naturali processi atmosferici, come la formazione di acido solforico sono così imitati, e questi sono un ingrediente importante negli aerosol. Quando gli elettroni dall’acceleratore irradiano la miscela di aria,  avviene un aumento nella produzione di aerosol, che fungono da nuclei per la produzione di goccioline di nube. Nel precedenti  esperimenti condotti da  DTU a Copenaghen, la radiazione cosmica è stata simulata da radiazioni gamma, e gli scienziati hanno visto qui che i raggi gamma anche potrebbero formare aerosol. L’esperimento  nuovo con gli elettroni ricchi di energia dall’acceleratore ASTRID, mostra che è molto di più somigliante con i raggi cosmici che si verificano in natura.

Concorrenti caldi sulla loro tacchi

Un gruppo di ricerca internazionale importante al centro europeo per la ricerca delle particelle (CERN) a Ginevra, in Svizzera, ha lavorato per diversi anni per  dimostrare la correlazione che i ricercatori danesi hanno trovato, e il gruppo ha annunciato che i suoi membri sono anche sulla strada con loro primi risultati . Confrontato con il progetto CERN, gli scienziati danesi hanno un bilancio estremamente modesto, ma quando si tratta di produrre particelle simili a quelle cosmiche, le strutture all’Università di Aarhus sono uguali ai servizi più avanzati del mondo.

Altri articoli scientifici correlati:

• Vedi copertura a physicsworld.com il 13 maggio 2011 in concomitanza con la pubblicazione dell’articolo dei ricercatori in Geophysical Research Letters , il 12 maggio 2011.
• Leggi l’articolo nel periodico Geophysical Research Letters (speciale abbonamento richiesto di leggere l’intero articolo, ma astratto e una figura sono disponibili al pubblico).

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