6.1.3 Solarer Einfluß

Der solare Einfluß ist natürlich extern und, im Gegensatz zum Vulkanismus, auch extraterrestrisch. Verursacht wird der solare Einfluß durch Schwankungen der Solarkonstanten ($S_0$), die damit keine Konstante im eigentlichen Sinne ist. Unter der Solarkonstanten versteht man die Bestrahlungsstärke (Intensität) der Sonnenstrahlung an der Obergrenze der Erdatmosphäre, bezogen auf eine senkrecht zur einfallenden Strahlung stehenden Einheitsfläche. Diese beträgt im Mittel etwa $1368 \frac{W}{m^2}$. Die Amplitude der Schwankungen von $S_0$ für die letzten 100 Jahre beträgt nur etwa $1 \frac{W}{m^2}$ bzw. knapp $0,1 \%$ [40].

Die zeitliche Struktur dieser Schwankungen ist stark von dem sog. quasi-elfjährigen Sonnenfleckenzyklus beeinflußt, dessen Zykluslänge zwischen 9 und 14 Jahren schwankt. Die Sonnenflecken sind relativ kalte (und somit auch dunklere) Areale auf der Sonnenoberfläche. Die mittlere Temperatur auf der Sonnenoberfläche beträgt ca. $5780 K (\pm 10 K)$; die Sonnenflecken sind demgegenüber bis zu $1500 K$ kälter. Die Phasen hoher sog. Sonnenfleckenaktivität, während derer größere und zahlreichere Flecken beobachtet werden, gehen mit einer verstärkten Strahlungsintensität einher, was auf den ersten Blick verwundert. Jedoch treten die gut beobachtbaren Sonnenflecken meist gleichzeitig mit den schwerer beobachtbaren Sonnenfackeln (Flares) auf, die ein Indiz für eine verstärkte Abstrahlung der Sonne sind [40], was mit einer intensivierten Konvektion im Sonneninnern verbunden ist.

Ein Maß für die Sonnenfleckenaktivität ist die sog. Sonnenflecken-Relativzahl (SRZ) oder auch ``Wolfsche'' Fleckenzahl, in die die Anzahl der beobachtbaren Flecken sowie die der Fleckengruppen einfließt.

Abbildung 6.4: Jahresmittel der Sonnenflecken-Relativzahl 1500 bis 1998 [42].

In Abb. 6.4 ist das Jahresmittel Sonnenflecken-Relativzahl für den Zeitraum 1500 bis 1998 dargestellt. Man erkennt deutlich den quasi-elfjährigen Zyklus, der jedoch von Schwankungen längerer Periode überlagert ist. Auffällig ist in diesem Zusammenhang der Zeitabschnit von etwa 1640 bis 1700, in dem fast keine Sonnenfleckenaktivität beobachtet wurde, und der in der Literatur auch als Maunder-Minimum bekannt ist. Hieraus wird ersichtlich, daß die Schwankungen der Solarkonstanten nicht allein auf den quasi-elfjährigen Zyklus zurückzuführen sind. Weitere in der Literatur diskutierte Zyklen sind u.a. der quasi-22-jährige ``Hale-Zyklus'', die quasi-42- bzw. quasi-50-jährigen ``Schove-Zyklen'' und der ca. 80- bis 90-jährige ``Gleisbergzyklus'' [40]. Es werden auch Zusammenhänge zwischen der Zykluslänge des quasi-elfjährigen Sonnenfleckenzyklus und der Intensität einer betrachteten Periode vermutet. Hierbei liegt die Vorstellung zugrunde, daß bei intensivierter Konvektion im Sonneninnern, was mit verstärkter Abstrahlung verbunden ist, die Zykluslänge verkürzt ist.

Auf der Basis des quasi-elfjährigen Zyklus, Satellitenmessungen, sowie Vergleichsstudien der Abhängigkeit zwischen Zykluslänge und Strahlungsintensität auf sonnenähnlichen Sternen haben Lean et al. [26] eine Zeitreihe der Schwankungen der Solarkonstanten ab 1610 a.d. rekonstruiert.

Abbildung 6.5: Jahresmittel der Schwankungen der Solarkonstante nach Lean et al. 1610 bis 1998.

In Abb. 6.5 sind diese Schwankungen in $\frac{W}{m^2}$ abgebildet. Man erkennt zum einen den quasi-elfjährigen Zyklus, und zum anderen auch niederfrequentere Schwankungen. Auffällig ist wiederum das Maunder-Minimum von ca. 1645 bis 1715 mit einem nahezu konstant niedrigem S$_0$ und einen langfristigen Anstieg innerhalb der letzten ca. 100 Jahre.