Aus FUSION 1/97:

UMWELT

Klimavorhersage mit astronomischen Mitteln?


Von Dr. Theodor Landscheidt
Schroeter Institute for Research in Cycles of Solar Activity
Nova Scotia, Kanada

Abbildung 1: Lufttemperatur und Intensität der Sonnenfleckentätigkeit 1865-1985.
Abbildung 2: Sonnenaktivität, kosmische Strahlung und irdisches Klima.
Abbildung 3: Schwingung der Sonne und Minima in der kosmischen Strahlung.
Abbildung 4: Schwingung der Sonne in heliozentrischer Darstellung.
Abbildung 5: Verhältnis der Flächen der Umbra und des ganzen Sonnenflecks.
Literaturverzeichnis


Die meisten natürlichen Klimafaktoren hängen so eng mit astronomischen Gegebenheiten zusammenhängen, daß ein wirkliches Verständnis der Klimadynamik und eine darauf gegründete richtige Einschätzung der Größenordnung der menschlichen Einwirkung auf das Klima nur dann möglich ist, wenn der potentielle Einfluß astronomischer Faktoren hinreichend berücksichtigt wird. Die lange umstrittene Milankovich-Theorie ist ein gutes historisches Beispiel hierfür. M. Milankovich [34] hat bereits zu Anfang der dreißiger Jahre mit einleuchtenden Argumenten dargelegt, daß die gravitativen Störungen, die von den anderen Körpern des Sonnensystems ausgehen, das Bahnverhalten der Erde relativ zur Sonne langfristig verändern und dadurch die Aufnahme der von der Sonne abgestrahlten Energie so stark beeinflussen, daß sich dies durchgreifend auf das irdische Klima auswirkt. Die Überlegungen Milankovichs zeigen, daß drei Größen relevant sind, deren Variationszyklen sich über Tausende von Jahren erstrecken: die Neigung der Rotationsachse der Erde gegen die Erdbahnebene, die Wanderung des Perihels relativ zum Frühlingspunkt und die Form der Erdbahn, ausgedrückt durch die Exzentrizität der Bahnellipse.

Der Anspruch, daß sich durch die Variationszyklen dieser Größen der Wechsel von Glazialen und Interglazialen erklären lasse, war heftig umstritten, solange es keine hinreichend weit in die Vergangenheit zurückreichenden Klimadaten gab, die mit den astronomischen Zyklen verglichen werden konnten. Dies änderte sich aber grundlegend, als von der Mitte der fünfziger Jahre an Bohrkerne aus den Tiefseesedimenten der Ozeane zur Verfügung standen. Seit der sehr sorgfältigen, auch Skeptiker überzeugenden Untersuchung von J.D. Hays, J. Imbrie und N. Shackleton [19] ist allgemein anerkannt, daß die Milankovich-Theorie die langwellige Klimaentwicklung richtig erfaßt. A.L. Berger [5] hat bei einer Neuberechnung der Variation der Bahnelemente und einer Analyse der Schwingungsdaten Zyklen von 18000, 23000, 42000, 96000 und 400000 Jahren isoliert, die das Klimageschehen der Vergangenheit zufriedenstellend abbilden und eine Extrapolation in die Zukunft ermöglichen. Seitdem wird die Milankovich-Theorie als zuverlässiges Arbeitsinstrument der Klimatologie angesehen. Dabei ist bemerkenswert, daß der astronomische Sachverhalt nicht nur zur Erklärung des vergangenen Klimageschehens beiträgt, sondern auch die Vorhersage der zukünftigen Entwicklung möglich macht. Warum sollte es ausgeschlossen sein, daß die Astronomie einen ähnlichen interdisziplinären Beitrag auf dem Gebiete der mittel-und kurzwelligen Klimaschwankungen leistet?

Es ist auffällig, daß die Aktivität der Sonne ähnlichen mittelfristigen und kurzfristigen Schwankungen unterworfen ist wie Klima und Wetter auf der Erde. Schon Galilei hatte die schnellen Veränderungen der Sonnenflecken deutlich erkannt. In einem Brief an ein wissenschaftsbeflissenes Mitglied der berühmten Kaufmannsfamilie Welser aus dem Jahre 1612 schrieb er: "Die dunklen Flecken... schwanken in der Dauer von einem oder zwei Tagen bis zu 30 oder 40 Tagen. Zum größten Teil haben sie ganz unregelmäßige Formen, und diese verändern sich fortwährend, manche schnell und stark, andere langsamer und in geringerem Umfang. Sie unterscheiden sich auch in ihrer Dunkelheit, indem sie sich manchmal zu verdichten und manchmal auszubreiten und dünner zu werden scheinen. Neben der Formenänderung teilen sich manche von ihnen in drei oder vier Flecken auf, und oft vereinigen sich mehrere zu einem." In einem weiteren Brief widersprach Galilei dezidiert der Annahme von C. Scheiner, daß die Flecken kein Bestandteil des Sonnenkörpers seien. Er hob hervor, daß sie sich am besten verstehen ließen, wenn man in ihnen etwas Ähnliches erblickte wie die Wolken in der Erdatmosphäre. [33]

Es blieb nicht, aus, daß ein Zusammenhang zwischen solchen "Wettererscheinungen" auf der Sonne und dem irdischen Wetter vermutet wurde. So hob schon der Astronom G.B. Riccioli in seinem 1651 erschienenen Werk "Almagestum novum" hervor, daß die Sonne während einer Periode ungewöhnlicher Hitze und Trockenheit von Mitte Juli bis Mitte September 1632 ohne Flecken war, während sie im Juni 1642, als es in Italien außergewöhnlich kalt war, zahlreiche Flecken zeigte. [33] Solche Beobachtungen und die aus ihnen gezogenen Schlüsse waren von Anfang an widersprüchlich. Im Gegensatz zu Riccioli ging W. Herschel [20], der Entdecker des Uranus, nach seinen Beobachtungen davon aus, daß Fleckenmaxima höhere Temperaturen und bessere Wachstumsbedingungen begünstigten. R. Wolf [42], dem wir die Definition der Relativzahlen als Maß für die Sonnenfleckentätigkeit verdanken, kam zu dem gleichen Ergebnis wie Herschel, als er eine meteorologische Zeitreihe der Jahre 1000 bis 1800 untersuchte. Der Meteorologe und Klimatologe W. Köppen [24] nahm dagegen nach der Analyse von Temperaturbeobachtungen aus 25 großen Gebieten der Erde in Übereinstimmung mit Riccioli an, daß starke Sonnenfleckentätigkeit mit niedrigen Durchschnittstemperaturen einhergehe und vice versa.

Das Ansehen des Forschungszweiges der solar-terrestrischen Beziehungen litt darunter, daß sich solche Widersprüche auch in den Untersuchungen der letzten Jahrzehnte fortsetzten, obwohl die Forscher hochentwickelte Verfahren der mathematischen Statistik einsetzten. In den letzten Jahren hat sich dies jedoch grundlegend gewandelt. Ähnlich wie in der Entwicklungsgeschichte der Milankovich-Theorie waren es neue Daten, die einen Entwicklungssprung auslösten. Aufgrund von Satellitenbeobachtungen außerhalb der Atmosphäre wissen wir heute, daß Herschel und Wolf recht hatten, als sie Sonnenfleckenmaxima mit höheren Durchschnittstemperaturen und Sonnenfleckenminima mit niedrigeren Temperaturen in Beziehung setzten. Die sogenannte Solarkonstante ist in Wirklichkeit nicht konstant. Sie wird im 11jährigen Zyklus bei ansteigender Sonnenfleckentätigkeit größer und bei abfallender Aktivität kleiner. Nach den Satellitenbeobachtungen verringerte sich die Helligkeit der Sonne zwischen dem Sonnenfleckenmaximum am Ende des Jahres 1979 bis zum folgenden Minimum im Herbst 1986 um 0,1 Prozent. [41] Dies war eine Überraschung, da die meisten Wissenschaftler geglaubt hatten, daß die dunklen Sonnenflecken mit ihren starken Magnetfeldern den freien Fluß der Energie vom Sonneninneren nach außen behinderten. P. Foukal und J. Lean [12] haben jedoch eine Erklärung für die wachsende Helligkeit gefunden: Die hellen Fackeln in der Umgebung der Sonnenflecken vermehren sich bei stärkerer Aktivität noch stärker als die Sonnenflecken, so daß es zu einem Überschuß der abgestrahlten Energie kommt. Dem Anwachsen der von der Sonne ausgestrahlten Energie um 0,1 Prozent entspricht ein Temperaturanstieg auf der Erde von 0,2 Prozent. [18] Entgegen dem ersten Eindruck ist diese Variation nicht so geringfügig, daß sie nichts bewirken könnte. Nach Berechnungen, die von Standard-Klimamodellen ausgehen, würde ein Absinken der Sonnenstrahlung um 0,2 bis 0,5 Prozent während mehrerer Jahrzehnte ausreichen, um eine "Kleine Eiszeit" zu verursachen. [13] [38] Während dieser Kälteperiode mit einem Tiefpunkt in der 2. Hälfte des 17. Jahrhunderts lagen die Wintertemperaturen in Europa bis zu 5° niedriger als um 1950. [10] Der säkulare Gleissberg-Zyklus, der den 11jährigen Fleckenzyklus moduliert, erstreckt sich im Durchschnitt über acht bis neun Jahrzehnte und geht mit großen Unterschieden in der Stärke der 11jährigen Maxima einher. Es ist hiernach durchaus vorstellbar, daß dieser langwellige Aktivitätszyklus bei den Variationen der Energieabstrahlung der Sonne zu einem kumulativen Effekt führt. S. Baliunas und R. Jastrow [3] haben nachgewiesen, daß Sterne, die mit unserer Sonne vergleichbar sind, tatsächlich entsprechende Helligkeitsschwankungen zeigen, die dem Rhythmus des Gleissberg-Zyklus entsprechen.

In diesen Rahmen fügt sich der 1991 von E. Friis-Christensen und K. Lassen [15] geführte Nachweis ein, daß die Temperatur der nördlichen Hemisphäre und die Länge des 11jährigen Fleckenzyklus in einer engen Beziehung zueinander stehen. Abbildung 1 stellt diesen Zusammenhang dar. Die dicke Kurve bildet den jährlichen Durchschnitt der am Erdboden gemessenen Lufttemperatur der nördlichen Hemisphäre ab, während die dünne Kurve die geglätteten Längen des 11jährigen Zyklus wiedergibt, die in das Zeitintervall 1865 bis 1985 fallen. Es bedarf keiner Korrelationsrechnung, um zu sehen, daß der Gleichlauf beider Kurven gut ist. Friis-Christensen und Lassen ordnen von ihrer praktischen Erfahrung her die jeweilige Länge des 11jährigen Zyklus ganz allgemein als Parameter ein, der besonders geeignet ist, langfristige Variationen der Sonnenaktivität anzuzeigen. Betrachten wir jedoch den Sachverhalt genauer, so wird deutlich, daß die dicke Kurve in Abbildung 1 nichts anderes als den Gleissberg-Zyklus selbst darstellt. Wer die Länge der 11jährigen Zyklen mit der Intensität ihrer Maxima vergleicht, sieht sofort, daß kurze Zyklen starke Fleckenaktivität entwickeln, während lange Zyklen durch schwache Aktivität gekennzeichnet sind. W. Gleissberg [17] machte von diesem Zusammenhang Gebrauch, als er den säkularen Zyklus bis zum Jahre 290 n.Chr. zurückverfolgte. Er leitete aus der Häufigkeit der Beobachtung von Polarlichtern und mit bloßem Auge wahrgenommenen großen Sonnenflecken die Länge der jeweiligen 11jährigen Zyklen ab und erhielt bei einer Glättung der Folge der Längenwerte unmittelbar eine Kurve, die mit ihren Maxima und Minima die Epochen der Extrema des säkularen Fleckenzyklus anzeigte. Friis-Christensen und Lassen verlängern mit der dicken Kurve in Abbildung 1 die von Gleissberg erarbeitete Kurve des säkularen Zyklus, da sie genau wie er die fortlaufenden Werte der Längen des 11jährigen Zyklus mit einem Tiefpaßfilter geglättet haben.


[Abbildung 1] ABBILDUNG 1

Die an der Erdoberfläche gemessene Lufttemperatur der nördlichen Atmosphäre für die Jahre 1865 bis 1985 (dicke Kurve) zeigt eine enge Korrelation mit der Variation der Intensität der Sonnenfleckentätigkeit im säkularen Gleissberg-Zyklus (dünne Kurve) (nach Friis-Christensen und Lassen).
[15]


Der Gleichlauf der beiden Kurven in Abbildung 1 spricht für einen engeren Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität und Klima, als gemeinhin angenommen wird. Er ist inzwischen durch Untersuchungen bestätigt worden, die sich auf fünf Jahrhunderte erstrecken. [32] Der jüngste Bericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) "The Science of Climate Change 1995" entspricht in dieser Hinsicht nicht dem Stand der Fachforschung. Die Klimamodelle, auf die sich der Bericht stützt, lassen trotz der von Friis-Christensen und Lassen vorgelegten Ergebnisse den Einfluß der Sonnenaktivität auf das Klima unberücksichtigt. Der IPCC-Bericht ist nicht ohne Grund umstritten. [9] Wäre die vorherrschende Einschätzung des menschlichen Einflusses auf den "Treibhauseffekt" richtig, so hätte sich seit dem Beginn der Industrialisierung ein ungebrochener ansteigender Trend der Temperaturen entwickeln müssen. Tatsächlich sind aber die Temperaturen in den sechziger und siebziger Jahren zurückgegangen, obwohl gerade in diesen Jahrzehnten die Steigerung des CO2-Gehalts der Atmosphäre durch eine exzessive Ausweitung des Erdölverbrauchs und den Raubbau an Wäldern erheblich größer war als in den Jahren zwischen 1930 und 1950, die mit einem Temperaturmaximum einhergingen. Ähnliches gilt für die Kälteperiode um die Jahrhundertwende, in der die Temperaturen trotz der rasch fortschreitenden Industrialisierung beträchtlich absanken. Die Gleissberg-Kurve in Abbildung 1 verläuft dagegen parallel mit dem Auf und Ab der Temperaturen.

Hier liegt der Einwand nahe, daß die Variation der Energieabstrahlung der Sonnenfackeln im Verlauf des Gleissberg-Zyklus noch mit zu großen Unsicherheitsfaktoren belastet sei und daher noch nicht in die hochentwickelten Klimamodelle aufgenommen werden könne. Dieses Argument vermag jedoch nicht zu überzeugen, da die Klimamodelle eine ganze Reihe anderer Klimafaktoren berücksichtigen, obwohl ein solides Datenfundament nicht existiert oder nicht geklärt ist, wie und mit welchem Gewicht der betreffende Klimafaktor in die komplexe Gesamtdynamik des Klimas eingreift. Die damit einhergehende Unsicherheit erklärt, warum die Vorhersagen der Klimamodelle über den Anstieg der Temperatur und des Meeresspiegels im nächsten Jahrhundert in Abständen von wenigen Jahren jeweils zu viel kleineren Werten geführt haben. So wird die Kryosphäre in die Modelle einbezogen, obwohl nach dem Urteil der Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung [23] ausreichende Daten über Ausbreitung und Dicke des Eises fehlen.

Besonders kritisch ist der Datenmangel, soweit es um die Wolkenbedeckung und deren Auswirkungen auf die Temperatur geht. In dem Bericht des IPCC aus dem Jahre 1992 wird dies ausdrücklich hervorgehoben. Selbst wenn sich der CO2-Gehalt der Atmosphäre verdoppelte, brauchte sich nach den Berechnungen von H.E. Landsberg [25] die Wolkendecke nur um 1 Prozent auszubreiten, um den Treibhauseffekt rückgängig zu machen. Nach V. Ramanathan, B.R. Barkstrom und E.F. Harrison [37] steht dem Erwärmungseffekt durch den Wassergehalt der Wolken von +30 W/m2 ein albedobedingter Abkühlungseffekt von -50 W/m2 entgegen, woraus sich ein Netto-Abkühlungseffekt von -20 W/m2 ergibt. Dieser Wert übertrifft, absolut gemessen, den anthropogenen Treibhauseffekt um das Fünffache, wirkt aber in die entgegengesetzte Richtung. Weil das Rückstrahlungsvermögen der Wolken größer ist als das der Erdoberfläche, ist der Anteil der Sonnenenergie, der in den Weltraum zurückgestrahlt wird, bei bewölktem Himmel größer als bei wolkenfreiem Himmel. [1] [35] Das wird auch durch Detailanalysen von Satellitendaten bestätigt, die sich jeweils auf einen Monat beschränken [37].

Zuverlässige Daten der globalen Wolkenbedeckung lassen sich nur durch Satelliten-Beobachtungen gewinnen. Solche Meßdaten stehen erst von 1983 an zur Verfügung. Und doch war dieser Zuwachs neuer Daten ähnlich wie bei der Durchsetzung der Milankovich-Theorie und der Entdeckung der Veränderung der "Solarkonstanten" im Rhythmus der Sonnenfleckenaktivität hinreichend, um einen Entwicklungssprung in der Fachforschung auszulösen. Im Juli 1996 haben H. Svensmark und E. Friis-Christensen wegweisende Ergebnisse, die sich auf die Daten der globalen Wolkenbedeckung stützen, auf der COSPAR96-Konferenz an der Universität Birmingham unter dem Titel "Variation of Cosmic Ray Flux and Global Cloud Coverage" vorgetragen. Eine Veröffentlichung im Druck wird im Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics erfolgen. Abbildung 2 zeigt den maßgeblichen Zusammenhang. Die dünne Kurve stellt die monatlichen Mittel der Zählrate des Neutronen-Monitors in Climax, Colorado, dar. Ein Vergleich zeigt, daß andere Monitore wie die in Huancayo, Deep River, Calgary oder Moskau, abgesehen von geringfügigen Abweichungen, die gleichen Daten liefern. Die rechte Skala ist für die Einordnung der Zählraten maßgeblich. Durch die Zahl der an der Erdoberfläche beobachteten Neutronen wird indirekt die Intensität der kosmischen Primärstrahlung gemessen. Die registrierten Neutronen gehören zu der Sekundärstrahlung, die bei Kollisionen der hochenergetischen Teilchen der Primärstrahlung mit Molekülen oder Atomen in der Atmosphäre entstehen. Die Stärke der Sekundärstrahlung läßt Schlüsse auf die Intensität der Primärstrahlung zu. Die dünne Kurve in Abbildung 2 zeigt daher die jeweilige relative Stärke der kosmischen Primärstrahlung an. Es wird jedoch nur das weiche Ende der Energieverteilung der primären Teilchen erfaßt, deren außerordentlich hohe Obergrenze bei 1020 eV liegt. Die niedrigste Energie, die beobachtet wird, liegt in der Nähe der geomagnetischen Pole bei 0,01 GeV und am geomagnetischen Äquator bei 15 GeV. Hier macht sich also die geomagnetische Breite bemerkbar; geladene Teilchen können leichter in der Nähe der geomagnetischen Pole in die Erdatmosphäre eindringen als im Bereich des geomagnetischen Äquators.


[Abbildung 2] ABBILDUNG 2

Die dünne Kurve stellt die monatlichen Mittel der Zählrate des Neutronen-Monitors in Climax dar (rechte Skala), die Schlüsse auf die jeweilige Stärke der kosmischen Strahlung zuläßt. Die dicke Kurve, die sich auf Satellitenbeobachtungen über den Meeren stützt, bildet die Änderung der Wolkenbedeckung in Prozent ab (linke Skala). Der Gleichlauf der Kurven weist auf einen Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität, kosmischer Strahlung und irdischem Klima hin. (Nach H. Svensmark und E. Friis-Christensen, "Variation of Cosmic Ray Flux and Global Cloud Cover").


Die dicke Kurve in Abbildung 2, die sich von Ende 1983 bis 1990 erstreckt, gibt die 12monatigen laufenden Mittel der Änderung der globalen Wolkenbedeckung in Prozent wieder. Die Werte können von der linken Skala abgelesen werden. Die Daten sind im Rahmen des International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCO) veröffentlicht worden. [40] Die Beobachtung durch Satelliten in geostationärer Umlaufbahn erfaßt die Periode Juli 1983 bis Dezember 1990. Es handelt sich hierbei um besonders homogene Daten. Die dicke Kurve gibt nur die Änderung der Wolkenbedeckung über den Meeren wieder, die mehr als 70 Prozent der Erdoberfläche ausfüllen. Es ist unverkennbar, daß die Kurven der kosmischen Strahlung und der Wolkenbedeckung parallel laufen. Die Korrelation ist sehr eng (r = 0,9-5). Dieser Gleichlauf setzt sich nach Svensmark und Friis-Christensen auch nach 1990 fort. Handelt es sich um einen realen physikalischen Zusammenhang, so ist zu erwarten, daß die Korrelation in der Nähe des geomagnetischen Äquators, wo die horizontal verlaufenden Feldlinien einen stärkeren Schirm gegen einfallende ionisierte Teilchen bilden, erheblich schwächer ist als in höheren geomagnetischen Breiten. Dies ist nach der Analyse von Svensmark und Friis-Christensen eindeutig der Fall.

Weiter hat sich gezeigt, daß sich auch kurzfristige Veränderungen der kosmischen Strahlung in gleicher Weise auf die Wolkenbedeckung auswirken. M. Pudovkin und S. Veretenenko [36] ist dies bereits 1995 bei der Untersuchung von Forbush-Ereignissen aufgefallen. Svensmark und Friis-Christensen haben diesen kurzfristigen Effekt durch eine detaillierte Analyse des stärksten Forbush-Ereignisses der letzten fünf Jahre bestätigt. Es handelt sich hierbei um ein plötzliches starkes Absinken der Intensität der kosmischen Strahlung um einige Prozent des Normalwerts ein bis zwei Tage nach einer energetischen Sonneneruption. Zumeist setzt ungefähr zur gleichen Zeit ein erdmagnetischer Sturm ein. In der Zeit vom 4. bis 19. Juni 1991 ereignete sich auf der Sonne eine Reihe von hochenergetischen Eruptionen, die als Protonenflares eingestuft wurden und starke magnetische Stürme auf der Erde auslösten (Ak = 145). Ungefähr in der Mitte dieser Aktivitätsperiode am 11. Juni 1991, wurde ein Forbush-Effekt beobachtet. Svensmark und Friis-Christensen verglichen die Kurve der kosmischen Strahlung mit der Kurve der Wolkenbedeckung. Beide Kurven zeigten während der Aktivitätsperiode den gleichen Verlauf. Sie sanken nach dem Beginn der Eruptionsaktivität ab, erreichten um den 14. Juni einen Tiefpunkt und hatten am Ende der Aktivitätsphase, also nach zwei Wochen, wieder ungefähr das Ausgangsniveau erreicht. Die quantitative Analyse zeigt, daß die Bewölkung synchron mit dem Absinken der Intensität der kosmischen Strahlung um 3 Prozent zurückging.

Kritiker werden einwenden, daß ein so geringer Unterschied in der Wolkenbedeckung zu vernachlässigen sei. Das mag im Hinblick auf die Turbulenz der Troposphäre für einen so kurzen Zeitraum wie den von Wochen zutreffen. Hier geht es ja auch nur um den Beweis, daß sich der langfristige Prozeß fraktalartig in kürzeren Zeiträumen in gleicher Form wiederholt. Für die Beurteilung von Phänomenen, die sich über einen längeren Zeitraum erstrecken, gelten andere Maßstäbe. Ein Blick auf Abbildung 2 zeigt, daß die langfristige globale Wolkenbedeckung, die mit dem Rückgang der kosmischen Strahlung parallel läuft, von ihrem höchsten Wert gegen Ende des Jahres 1986 bis zu dem Tiefpunkt in der Mitte des Jahres 1990 um mehr als 3 Prozent abnahm. Das bedeutet, nach Svensmark und Friis-Christensen, daß sich die Bestrahlungsstärke des bis zur Erdoberfläche durchdringenden Sonnenlichts um 0,8 bis 1,7 W/m2 erhöhte. Das ist ein ganz beträchtlicher Zuwachs. Nach dem jüngsten IPCC-Bericht entspricht der gesamten Erhöhung der Konzentration des CO2-Gehalts der Atmosphäre von 1750 bis heute ein Energieleistungs-Unterschied von 1,5W/m2. Svensmark und Friis-Christensen sind sich der Bedeutung dieses Ergebnisses durchaus bewußt. Sie bezeichnen es als "missing link in solar-climate relationship".

Es ist zu hoffen, daß die von der Fachforschung erarbeiteten neuen Ergebnisse zur Objektivierung der öffentlichen Diskussion über den Treibhauseffekt und insbesondere den Stellenwert des menschlichen Einflusses auf die Klimaentwicklung beitragen. A. Gore hat in seinem Buch Earth in Balance behauptet, daß 98 Prozent aller Fachwissenschaftler überzeugt seien, daß der Mensch durch seinen Beitrag zur Erhöhung des CO2-Gehalts der Atmosphäre für eine unmittelbar bevorstehende Klimaerwärmung mit katastrophalen Folgen verantwortlich sei. Nach einer Gallup-Umfrage bei den Mitgliedern der Amerikanischen Geophysikalischen Union und der Amerikanischen Meteorologischen Gesellschaft sehen jedoch 81 Prozent der befragten Forscher keine wissenschaftlich stichhaltigen Hinweise auf eine Klimaentwicklung mit katastrophalen Konsequenzen. 60 Prozent meinen, daß bisher überhaupt keine überzeugenden Beweise für irgendeine Klimaerwärmung vorlägen, und 20 Prozent halten eine leichte Erwärmung für möglich, sehen aber einen Zusammenhang mit dem menschlichen CO2-Beitrag als nicht erwiesen an.

Die Befragung hat weiter ergeben, daß nur 2 Prozent der Fachforscher bei den Medien Gehör finden, wenn es um das Thema Treibhauseffekt geht. [2] Die Antwort auf die Frage, warum dies so sei, erklärt vielleicht auch, warum der Heidelberger Appell, der von 67 Nobelpreisträgern und mehr als 300 weiteren Fachwissenschaftlern unterschrieben wurde, keinen Medienwiderhall gefunden hat. Es handelte sich dabei um einen Protest gegen die Behauptung, daß es einen hohen Grad von Wahrscheinlichkeit für einen Kausalzusammenhang zwischen den beobachteten Temperaturen und den Veränderungen der Atmosphäre durch den Menschen gebe.

Doch kehren wir zurück zu dem jüngst entdeckten engen Zusammenhang zwischen der Intensität der kosmischen Strahlung und der Wolkenbedeckung. Wie läßt er sich erklären? Von den verschiedenen Erklärungsmöglichkeiten, die sich nach dem augenblicklichen Forschungsstand anbieten, haben Svensmark und Friis-Christensen nur eine ausgewählt: Die Förderung der Wolkenbildung durch den Ionisierungseffekt der kosmischen Strahlung, der günstige Bedingungen für die Kondensation von Wasserdampf in der Atmosphäre schafft. Die Wilson-Nebelkammer zeigt, wie dies im Prinzip funktioniert. Durchläuft ein ionisierendes Teilchen Luft, die übersättigten Wasserdampf enthält, so bilden die von ihm erzeugten Ionen Kondensationskerne für die Entstehung feiner Nebeltröpfchen. Die Luft der irdischen Atmosphäre enthält auch gesättigten Wasserdampf, der aber bei weitem nicht den hohen Übersättigungsgrad einer Nebelkammer erreicht. Dennoch können sich Ionisierungseffekte auch in der Atmosphäre kondensationsfördernd auswirken. Die von der kosmischen Strahlung erzeugten Ionen dienen als Kondensationskerne und haben hygroskopische Eigenschaften, die schon bei geringer Übersättigung zu einer Kondensation führen. [7] [14] Darüber hinaus werden die hygroskopischen Eigenschaften der Aerosole in der Atmosphäre durch elektrische Aufladung verbessert. [4] Die mikrophysikalischen Details dieser Vorgänge müssen noch durch gezielte Forschung geklärt werden.

Besonders interessant ist nun, daß die Variationen der kosmischen Strahlung dem Rhythmus des 11jährigen Sonnenfleckenzyklus folgen. Die Kurve in Abbildung 3 bildet die vom Neutronen-Monitor Huancayo registrierten Daten ab, die bis zum Jahr 1953 zurückgehen. Die Epochen der Maxima der Sonnenfleckenzyklen sind durch schlanke Pfeile gekennzeichnet. Man sagt gemeinhin,. daß Minima der auf der Erde einfallenden kosmischen Strahlung mit Maxima der Sonnenflecken einhergehen. Wie in Abbildung 3 zu sehen ist, liegen jedoch die Fleckenmaxima in drei der vier vorliegenden Fälle zwei bis drei Jahre von den Minima der kosmischen Strahlung entfernt. Wir werden uns damit noch näher befassen.


ABBILDUNG 3

[Abbildung 3]

Enge Korrelation zwischen Drehmomentstößen in der Schwingung der Sonne um das Massenzentrum des Planetensystems (JU-CM-CS-Ereignisse), deren Epochen durch fette Pfeile markiert sind, und Minima in der kosmischen Strahlung, die durch die abgebildeten Zählraten des Neutronen-Monitors in Huancayo angezeigt werden (nach Solar-Geophysical Data, 616, Dezember 1995, 116). Die Epochen der Maxima im 11jährigen Sonnenfleckenzyklus sind durch schlanke Pfeile gekennzeichnet.


Wie wir seit Anfang der sechziger Jahre wissen, ist die Ursache für die Antikorrelation von Sonnenaktivität und kosmischer Strahlung der Sonnenwind. Dieser unausgesetzt von der Korona der Sonne ausgehende Plasmastrom breitet sich spiralförmig bis zur Heliopause aus. Geht der Sonnenwind von magnetisch offenen Koronalöchern aus, so erreicht er Geschwindigkeiten zwischen 500 und 900 km/s. Zeigt das Ausgangsgebiet geschlossene Magnetfeldstrukturen, so liegen die Geschwindigkeiten "nur" bei 300 bis 400 km/s. Treffen schnelle und langsame Ströme zusammen, so entwickeln sich Stoßwellen. Energetische Eruptionen auf der Sonne lösen noch stärkere Stoßwellen aus, die Geschwindigkeiten bis zu 2500 km/s erreichen. Der Sonnenwind erhält durch diese Störungen eine komplizierte Struktur. Die Korrelation zwischen der sich ständig ändernden Geschwindigkeit des Sonnenwinds und geomagnetischen Stürmen, die durch Sonneneruptionen ausgelöst werden, ist recht eng: r = 0,74. [22]

Sonneneruptionen (chromosphärische Eruptionen und eruptive Protuberanzen) haben demnach einen erheblichen Einfluß auf die Struktur und die Flußgeschwindigkeit des Plasmastroms, der neben ionisierten Teilchen auch Teile des Magnetfelds der Sonne mit sich führt. Ja, energetische chromosphärische Eruptionen tragen sogar selbst zur kosmischen Strahlung bei, wenn auch nur im weichen Bereich des Energiespektrums. Deshalb unterscheidet man die solare kosmische Strahlung von der galaktischen kosmischen Strahlung.

Obwohl das Energiespektrum der solaren kosmischen Strahlung in einem relativ niedrigen Bereich liegt, wird bei hochenergetischen Eruptionen die GeV-Schwelle überschritten. So wurden nach der chromosphärischen Eruption vom 23. 2. 1956 selbst am magnetischen Äquator solare Protonen gemessen. Das setzt eine Energie von etwa 20 GeV voraus. [39]

"Bläst" der Sonnenwind stark, so schwächt dies die kosmische Strahlung ab und umgekehrt. Die Sonnenaktivität moduliert somit, grob gesehen, die kosmische Strahlung im Rhythmus des 11jährigen Aktivitätszyklus. Wie dies im einzelnen geschieht, ist noch nicht erforscht. Die Zusammenhänge sind sehr komplex, zumal in sie auch noch die Variationen des magnetischen Feldes der Erde hineinspielen. Auch Detaileffekte wie die Forbush-Ereignisse entziehen sich bisher noch einem tieferer Verständnis. Bekannt ist jedoch, daß die Modulation bei Protonen im Energiebereich um 200 MeV mit dem Faktor 5 durchschlägt, während sie bei hochenergetischer Strahlung nur eine Änderung um zwei bis drei Prozent bewirkt. [11]

Festzuhalten bleibt das Endergebnis, daß die kosmische Strahlung, welche die Wolkenbedeckung und damit die Temperatur in der Nähe der Erdoberfläche in relevanter Weise beeinflußt, von der Stärke der Sonnenaktivität abhängt.

Es ist erforderlich, diesen Zusammenhang durch die Auswertung weiterer Satellitenbeobachtungen der Wolkenbedeckung abzusichern. Erweist sich das Ergebnis auch in Zukunft als tragfähig, so stehen wir vor einem Problem, das ich bereits mehrfach in meinen Arbeiten [26] [27] [30] [31] angesprochen habe: Wir wissen, daß die Sonnenaktivität das Klima beeinflußt und haben auch grobe Anhaltspunkte dafür, wie dies geschieht, sind aber trotzdem nicht in der Lage, Klimavorhersagen zu machen, weil wir die Sonnenaktivität nicht vorhersagen können. Svensmark und Friis-Christensen gehen davon aus, daß hier der 11jährige Sonnenfleckenzyklus weiterhelfe. Der Verlauf der praktischen Versuche, die Epoche des jeweiligen Fleckenmaximums vorherzusagen, zeigt jedoch deutlich, wie schwierig dies ist. Dabei wirkt sich aus, daß die Länge des Zyklus zwischen 7 und 17 Jahren schwankt. Im vorliegenden Fall kommt aber hinzu, daß selbst dann, wenn es gelänge, das Maximum des jeweiligen 11jährigen Zyklus exakt vorherzusagen, immer noch nicht gesagt werden könnte, wo genau das Minimum der kosmischen Strahlung liegt, wann also mit geringerer Wolkenbedeckung und höheren Temperaturen zu rechnen ist. Hochenergetische Eruptionen, die zu Stoßwellen im Sonnenwind führen, und Koronalöcher, die besonders schnelles Sonnenplasma ausstoßen, konzentrieren sich entgegen der landläufigen Meinung nicht auf das Sonnenfleckenmaximum. Besonders energetische Eruptionen, die Protonenflares, scheuen das Maximum geradezu [8] und kommen noch in der Nähe des Fleckenminimums vor, wie z.B. die Protonenflares vom 28. 2. und 7. 3. 1942, die sich zwei Jahre vor dem Minimum zu Anfang des Jahres 1944 ereigneten. Hiernach ist es nicht verwunderlich, daß die in Abbildung 3 abgebildeten Minima der kosmischen Strahlung bis zu drei Jahren von den jeweiligen Fleckenmaxima abweichen.

Wie läßt sich trotzdem eine relativ genaue langfristige Vorhersage der Minima der kosmischen Strahlung entwickeln? Die von H.W. Babcock entwickelte Dynamotheorie - die erste, noch sehr rudimentäre Theorie zur Erklärung der Sonnenaktivität - geht davon aus, daß die Dynamik des magnetischen Sonnenfleckenzyklus von der Rotation der Sonne und dem dahinter stehenden Drehmoment angetrieben wird. Dabei wird jedoch nur der Eigendrehimpuls berücksichtigt, nicht aber der Bahndrehimpuls, der mit der sehr unregelmäßigen Bahnbewegung der Sonne um das Massenzentrum des Planetensystems zusammenhängt. Abbildung 4 bildet diesen dynamischen Prozeß ab, den Newton schon vor 300 Jahren beschrieben hat. Nach dem Newtonschen Gravitationsgesetz zieht nicht nur die gewaltig große Sonne die Planeten an, sondern auch die Planeten mit ihren vergleichsweise winzigen Massen üben eine Anziehungskraft auf die Sonne aus. Diese Wechselwirkung hat zur Folge, daß der gemeinsame Massenschwerpunkt der Planeten und der Sonne (CM) nicht mit dem Sonnenzentrum (CS) zusammenfällt. In diesem Zusammenhang sind nur die Riesenplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun von praktischer Bedeutung, die durch ihre relativ großen Massen und ihre räumliche Verteilung die Schwingung der Sonne um das Massenzentrum steuern. Pluto ist zwar am weitesten entfernt, hat aber eine viel zu kleine Masse. Wäre Jupiter der einzige Planet im Sonnensystem, so befände sich der Massenschwerpunkt ständig außerhalb des Sonnenkörpers, und zwar durchschnittlich 46000 km oberhalb der Sonnenoberfläche. Aber auch der Beitrag, den Saturn, Uranus und Neptun zur Lage des Massenzentrums relativ zum Sonnenzentrum leisten, ist ganz beträchtlich. Dabei wirkt sich merklich aus, ob die Planeten im sonnennächsten oder sonnenfernsten Punkt stehen. Je weiter der Planet von der Sonne entfernt ist, desto stärker zieht er den Massenschwerpunkt zu sich heran.


ABBILDUNG 4

[Abbildung 4]

Unregelmäßige Schwingung der Sonne um das Massenzentrum des Sonnensystems in heliozentrischer Darstellung. Die Position des Massenzentrums relativ zum Sonnenzentrum (+) ist für den Anfang des jeweiligen Jahres im Zeitraum 1945 bis 1995 durch kleine Kreise markiert. Der Rand der Sonne ist durch einen dick ausgezogenen Kreis gekennzeichnet. So ist leicht zu sehen, ob das Massenzentrum innerhalb oder außerhalb des Sonnenkörpers liegt und wie nahe es an das Sonnenzentrum herankommt. Zyklen der Sonnenschwingung sind wichtig für solar-terrestrische Beziehungen.


In die Berechnung der Koordinaten des Massenschwerpunkts gehen auch die Richtungen ein, in denen die Planeten von der Sonne her gesehen werden. Konstellationen der Riesenplaneten spielen dabei eine wichtige Rolle. Stehen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun in Konjunktion, so erreicht das Sonnenzentrum CS den maximalen Abstand vom Massenzentrum CM von 2,19 Sonnenradien. Steht dagegen Jupiter allein auf einer Seite der Sonne und versammeln sich Saturn, Uranus und Neptun derart, daß sie eine Opposition zu Jupiter bilden, so fällt CS fast mit CM zusammen. Zwischen diesen Extremen entwickelt sich ein kompliziertes Abstandsmuster. Abbildung 4 zeigt die relativen ekliptikalen Positionen von CM und CS für die Jahre 1945-1995. Der Rand des Sonnenkörpers ist in der heliozentrischen Darstellung durch einen ausgezogenen Kreis markiert, der erkennen läßt, ob sich das Massenzentrum CM innerhalb oder außerhalb der Sonne befindet. Die kleinen Kreise mit intermittierenden Jahreszahlen markieren die relative Position von CM am 1. Januar des jeweiligen Jahres.

Im heliozentrischen Koordinatensystem, das die Rechnung erleichtert, erscheinen die Koordinatenveränderungen in Form einer Bahn von CM. In Wirklichkeit schwingt das Sonnenzentrum CS in entsprechender Form um CM herum. Dadurch wird die Bewegung des Sonnensystems in der Galaxis kompliziert. Die sogenannte Peculiarbewegung der Sonne ist in Wirklichkeit die Bewegung des Massenzentrums. Während dieses auf einer Ellipsenbahn um das galaktische Zentrum in Richtung des Apex fortschreitet, bewegt sich die Sonne auf einer verwickelten Spirale um die CM-Bahn, wobei sie sich dieser Achse ihrer Helixbewegung in unregelmäßiger Weise annähert oder wieder von ihr entfernt.

Noch komplizierter wird das Bild, wenn auch die Planeten einbezogen werden, die ihrerseits Spiralen um die Sonne ziehen, während diese auf einer pulsierenden Spiralbahn um CM herumschwingt. Wie Abbildung 4 zeigt, wechseln großräumige Umläufe, bei denen die beiden Zentren einen relativ großen Abstand halten, mit engeren Umläufen ab, in denen CM und CS einander sehr nahe kommen. Eine starke Annäherung der Zentren, die bis zu 0,01 Sonnenradien gehen kann, ist stets mit einer starken Krümmung der Bahn und einer relativ kurzen Umlaufzeit von 9 bis 10 Jahren verbunden, während sonst die Bahnkrümmung erheblich geringer ist und der Umlauf rund 12 bis 14 Jahre dauert. Die starken Variationen in der Bewegung der Sonne um CM versprechen interessante dynamische Aufschlüsse.

Der auf den Bahndrehimpuls entfallende Anteil des Gesamtdrehimpulses ist quantitativ gegenüber dem Eigendrehimpuls nicht vernachlässigbar; er kann ein Viertel des Eigendrehimpulses erreichen. [28] [31] Da sich der Bahndrehimpuls im Gegensatz zum Eigendrehimpuls, der stabil ist, um mehr als das Vierzigfache gegenüber den jeweiligen Ausgangswerten verändert, liegt es nahe, ihn mit veränderlichen Phänomenen auf der Sonne in Beziehung zu setzen. In unregelmäßigen Abständen werden Änderungen der äquatorialen Rotationsgeschwindigkeit der Sonne von mehr als 5 Prozent beobachtet, die mit Änderungen der Sonnenaktivität einhergehen.

Ich schlage schon seit zwei Jahrzehnten vor, dieses Phänomen als Ergebnis einer Spin-Bahn-Kopplung zu interpretieren. Die Kopplung zwischen Bahnbewegung und Rotation, die für die Übertragung des Drehimpulses erforderlich ist, könnte dadurch bewirkt werden, daß die Sonne sich bei ihrer Schwingung um das Massenzentrum durch die von ihr ausgestoßene Materie und ihre eigenen magnetischen Felder bewegt. So geht R.H. Dicke davon aus, daß die untere Korona als Bremse wirkt. [6] In diese Richtung weist, daß plötzliche Sprünge in der Rotation der Sonne, wie sie gegen Ende des Jahres 1967 und zu Anfang des Jahres 1970 beobachtet wurden, mit einer ganz besonderen Phase in der Schwingung der Sonne um das Massenzentrum einhergingen. Sonnenzentrum (CS), Massenzentrum (CM) und der Riesenplanet Jupiter (JU), der am meisten zur Bahnbewegung der Sonne beiträgt, standen auf einer Linie (JU-CM-CS). Ich habe hierauf bereits 1976 in der Arbeit "Beziehungen zwischen der Sonnenaktivität und dem Massenzentrum des Sonnensystems" in Nr. 100 der Nachrichten der Olbers-Gesellschaft in Bremen hingewiesen, auf die ich wegen der Details verweise.

In der Folgezeit hat sich bei näherem Zusehen gezeigt, warum die astronomische Konstellation JU-CM-CS physikalisch interessant ist. Der Drehimpuls hat für die Rotation und die Zentralbewegung eine ähnlich fundamentale Bedeutung wie die Bewegungsgröße oder der Impuls für die fortschreitende Bewegung. Der Bahndrehimpuls L, die "Bewegungsgröße" der Zentralbewegung der Sonne um das Massenzentrum, erreicht nun gerade zur Zeit von JU-CM-CS-Ereignissen einen Extremwert, der abwechselnd ein Maximum oder ein Minimum ist. Das Drehmoment T, das die Zentralbewegung der Sonne antreibt, durchläuft gleichzeitig einen Wendepunkt (dL/dt = 0), ändert das Vorzeichen und wächst von Null relativ schnell auf größere positive oder negative Werte an. Es ereignet sich ein Drehmomentstoß

Delta L = Integral t0 bis t1 T(t) dt

dessen Stärke durch das Zeitintegral über das wirkende Drehmoment bestimmt wird. Ein Intervall t1 - t0 von rund 300 Tagen zeigt am deutlichsten, welche Stärke der jeweilige Drehmomentstoß erreicht. Auf komplexere Zusammenhänge, die sich bei einer weitergehenden Analyse erschließen, kann ich hier aus Raumgründen nicht näher eingehen.

Wie ich bereits in Nr. 100 der Mitteilungen der Olbers-Gesellschaft dargestellt habe, häufen sich energetische Sonneneruptionen und geomagnetische Stürme zur Zeit von JU-CM-CS-Ereignissen. Der Zusammenhang ist so zuverlässig, daß er Vorhersagen ermöglicht. So habe ich bereits 1982 auf dem Symposium "Solar Terrestrial Influences on Weather and Climate", in Boulder, Colorado, das Ende der Dürre in den Sahel-Ländern zutreffend für das Jahr 1985 vorhergesagt. [26] Langfristige Prognosen energetischer Sonneneruptionen und geomagnetischer Stürme, die sich auf die Jahre 1979-1981 und 1983-1986 erstreckten, erreichten eine Vorhersagegüte von 90 Prozent, obwohl solche Ereignisse in ganz unregelmäßigen Abständen auftreten. Von 75 beobachteten Ereignissen genau definierter Kategorien fielen 68 in die vorhergesagten Zeiträume. Der Ausgang des Vorhersageexperiments wurde von den Astronomen W. Gleissberg, J. Pfleiderer und H. Wöhl sowie dem Space Environment Services Center in Boulder kontrolliert, einem Forschungszentrum für die Beobachtung und Vorhersage des "Wetters" im interplanetaren Raum. [26] [27] [29] Auch die besonders starken geomagnetischen Stürme des Jahres 1982 und der Jahre 1989-1991 wurden jeweils mehrere Jahre vorher richtig prognostiziert. [27] [29] Ein Beispiel aus der jüngsten Zeit ist die Vorhersage in der 1995 erschienenen Festschrift "Sterne, Mond, Kometen" der Olbers-Gesellschaft, daß sich ungewöhnlicherweise schon zwei Jahre nach dem El Niño des Jahres 1993 ein weiterer El Niño entwickeln werde. Das hat sich inzwischen als richtig erwiesen. [16]

An dieser Stelle kann ich nur noch auf eine Beziehung zu einer Erscheinung der Sonnenaktivität eingehen, die in der Literatur kaum erwähnt wird, obwohl sie interessant ist. Die Kurve in Abbildung 5 nach D.V. Hoyt [21] spiegelt einen strukturellen Wandel der Sonnenflecken wider, dessen dynamische Ursachen bisher noch unbekannt sind. Der tiefdunkle Kern der Sonnenflecken, die Umbra, wird in der Regel von einem halbdunklen Hof umgeben, der Penumbra genannt wird. Das Verhältnis der Flächen, die jeweils von der Umbra und der Penumbra eingenommen werden, verändert sich ständig. Hoyt hat diese Veränderungen quantitativ erfaßt, indem er aus den strukturellen Sonnenflecken-Beobachtungen des Greenwich Observatoriums der Jahre 1875-1975 das jeweilige Verhältnis der Umbra zum ganzen Fleck (U/W) bestimmte. Hoyt geht davon aus, daß dieses Verhältnis Schlüsse auf die Stärke der Konvektion und die damit einhergehende Energieabstrahlung zuläßt. Die Kurve in Abbildung 5 stellt die U/W-Daten dar. Die dicken Pfeile, die ich hinzugefügt habe, markieren die Epochen von JU-CM-CS-Ereignissen. Es werden aber nicht alle Ereignisse innerhalb des Untersuchungszeitraums erfaßt, sondern nur jedes zweite.


[Abbildung 5] ABBILDUNG 5

Die Kurve bildet das Verhältnis der Flächen ab, die jeweils von der Umbra und dem ganzen Sonnenfleck eingenommen werden (U/W) (nach D. V. Hoyt [21]). Die Pfeile markieren die Epochen von JU-CM-CS-Ereignissen, die mit einer Bewegung der Sonne zum Massenzentrum CM hin einhergehen. Sie fallen mit den herausragenden Maxima der Kurve zusammen, die sich über hundert Jahre erstreckt.


Damit hat es folgende Bewandtnis: Die jeweils aufeinanderfolgenden JU-CM-CS-Ereignisse haben eine unterschiedliche Qualität. Die einen sind durch das Einsetzen einer kräftigen Verringerung des Bahndrehimpulses und eine Bewegung der Sonne zum Massenzentrum hin gekennzeichnet, während die anderen mit einem starken Anwachsen des Drehimpulses und einer Bewegung der Sonne vom Massenzentrum weg einhergehen. Diese Unterschiede wirken sich nachweislich auf die Sonnenaktivität aus. Ich habe gezeigt, daß die Eruptionen auf der Sonne nach JU-CM-CS-Ereignissen stark einseitig ausgerichtet sind. Fliegt die Sonne nach einem starken Drehmomentstoß vom Massenzentrum weg, so ereignen sich auf der vom Massenzentrum abgewandten Seite doppelt so viele Eruptionen wie auf der Sonnenseite, die dem Massenzentrum zugewandt ist. Bewegt sich die Sonne infolge eines Drehmomentstoßes zum Massenzentrum hin, so ist die Zahl der Eruptionen auf der dem Massenzentrum zugewandten Seite sehr viel größer als auf der abgewandten Seite. Dieser Effekt zeigt sich aber nur, wenn die Stärke des Drehmomentstoßes, der durch die JU-CM-CS-Konstellation eingeleitet wird, eine fest umrissene quantitative Schwelle überschreitet. [27] [28]

Die Schwingung der Sonne um das Massenzentrum wird ebenso wie die Bewegung der Planeten auf ihrer Bahn um die Sonne von Differenzkräften beherrscht, die sich aus der Gravitation und der Zentrifugalkraft zusammensetzen. Diese Kräfte gleichen sich insgesamt in der Bahn aus. Es gibt jedoch Bahnphasen, in denen jeweils die eine oder andere Kraft überwiegt. Ist die Zentrifugalkraft stärker, so bewegt sich die Sonne vom Massenzentrum weg. Überwiegt die Gravitation, so nähert sich die Sonne dem Massenzentrum. Die Pfeile in Abbildung 5 kennzeichnen nur die Epochen derjenigen JU-CM-CS-Ereignisse, bei denen sich für einen Moment Gravitation und Zentrifugalkraft die Waage halten und dann die Gravitation vorherrscht. Sie fallen unverkennbar in dem gesamten Untersuchungszeitraum von hundert Jahren mit den herausragenden Maxima der U/W-Werte zusammen. Interessant ist, daß die Kurve in Abbildung 5 ganz ähnlich verläuft wie die Temperatur in der nördlichen Hemisphäre.

Nachdem wir so einen Eindruck von der Natur der JU-CM-CS-Ereignisse gewonnen haben, kehren wir zu Abbildung 3 zurück, deren Bedeutung wir erst jetzt ganz verstehen können. Die fetten Pfeile weisen auf die Epochen der JU-CM-CS-Ereignisse hin, die in den Beobachtungszeitraum fallen. Die genauen Daten, die sich leicht berechnen lassen, sind 1959,62; 1967,8; 1970,02: 1974,48; 1982,83; 1990,3. Der durchschnittliche Abstand von JU-CM-CS-Ereignissen beträgt nach einer Untersuchung, die mehrere Jahrhunderte erfaßt, rund neun Jahre. Die Epochen 1967,8 und 1970,02 liegen nur etwas mehr als zwei Jahre auseinander. Der entsprechende fette Pfeil ist daher auf den Mittelwert der beiden Epochen ausgerichtet. Es ist deutlich zu sehen, daß die zeitliche Übereinstimmung mit den ausgeprägten Minima der kosmischen Strahlung bei den JU-CM-CS-Ereignissen erheblich besser ist als bei den Sonnenfleckenmaxima, die durch schlanke Pfeile markiert sind. Entscheidend ist aber, daß die zukünftigen Epochen der JU-CM-CS-Ereignisse anders als bei den Sonnenfleckenmaxima genau vorhergesagt werden können, weil sie berechenbar sind.

Sonnenaktivität, solar-terrestrische Beziehungen und irdisches Klima haben sich als ein derart komplexes Beziehungsgeflecht erwiesen, daß wir nie sicher sein können, ob uns bei unseren Untersuchungen nicht wesentliche Zusammenhänge entgangen sind. Dieser Unsicherheitsfaktor wirkt sich insbesondere bei Vorhersageexperimenten aus. Hinzu kommt, daß es kontinuierliche Beobachtungen der kosmischen Strahlung mit Neutronen-Monitoren erst seit vier Jahrzehnten gibt. Dies ist ein kurzer Zeitraum verglichen mit den langen Zeitreihen, die ich bisher bei Untersuchungen der Wirksamkeit von JU-CM-CS-Ereignissen herangezogen habe. Solche Ereignisse haben sich aber in vielfältigen Zusammenhängen und insbesondere auch bei Vorhersagen als so zuverlässig erwiesen, daß es gerechtfertigt erscheint, sie auch bei der Vorhersage der Minima der kosmischen Strahlung einzusetzen.

Vorhersageexperimente haben im übrigen in der Forschung eine wichtige Funktion, auch oder gerade dann, wenn sie zu einem negativen Ergebnis führen. Das nächste ausgeprägte Minimum der kosmischen Strahlung ist um die Zeit des JU-CM-CS-Ereignisses 1998,6 zu erwarten, und zwar eher nach diesem Zeitpunkt als davor. Das Minimum wird aus Gründen, die hier nicht mehr erörtert werden können, nicht so tief absinken wie das vorhergehende Minimum. Das Datum 1998,6, das voraussichtlich in die aufsteigende Phase des Sonnenfleckenzyklus 23 fällt, ist insofern merkwürdig, als die beobachteten Minima kosmischer Strahlung bisher nie vor dem jeweiligen Sonnenfleckenmaximum lagen. Vielleicht hängt dies aber damit zusammen, daß der Zeitraum der Beobachtung der kosmischen Strahlung noch recht kurz ist. Ungewöhnlich starke Eruptionstätigkeit der Sonne ist schon oft vor dem Fleckenmaximum beobachtet worden.

Bewährt sich der von Svensmark und Friis-Christensen entdeckte Zusammenhang zwischen Intensität der kosmischen Strahlung und Wolkenbedeckung, so ist zu erwarten, daß die Satelliten 1998/1999 eine geringere globale Wolkenbedeckung beobachten werden als zur Zeit des vorhergehenden Maximums der kosmischen Strahlung. Insoweit ist die Vorhersage des kommenden Minimums der kosmischen Strahlung zugleich eine Klimavorhersage. In einer Fortsetzung werde ich zeigen, daß solche interdisziplinären Vorhersagen auch möglich sind, soweit es um Regenfälle, strenge oder milde Winter und die globale Schneebedeckung geht.


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