Kuidas Päikese aktiivsusperioodid meie elukäiku mõjutavad
Teatud alad Päikese pinnal on madalama temperatuuriga kui neid ümbritsev fotosfäär (vastavalt umbes 4000 K ja 5800 K) ja seetõttu näivad nad Päikese heledal kettal tumedate laikudena. Kõige tähelepanuväärsem Päikese laikude juures on nende arvu perioodiline muutlikkus (perioodi keskmine pikkus on 11,07 aastat) ning terve rida sellega seotud nähtusi.
Juba 1843. aastal tegi amatöörastronoom Schwabe kindlaks, et Päikese laikude arv suureneb ja väheneb vahelduvalt, veidi rohkem kui kümneaastase perioodiga. Edasised vaatlused näitasid, et see periood pole püsiv, vaid kõigub üksikjuhtudel kuni 4 aasta võrra ühele või teisele poole. Mitte ainult laikude arv, vaid ka nende asupaik ja iseloom muutub keskmiselt 11-aastase perioodiga. Näiteks kui 11 aastat on Päikese põhjapoolkeral juhtlaigu polaarsus olnud S ja lõunapoolkeral N, siis järgmised 11 aastat on polaarsused vastupidi. Magnetismitsükkel kestab seega 22 aastat. Järgnevatel aastatel ilmuvad uued laigud üha lähemal ekvaatorile. Nii kestab see Päikese aktiivsuse miinimumini, mil laigud ekvaatoril peaaegu kaovad. Päikese aktiivsuse suurenedes, uue tsükli alguses ilmuvad muutunud polaarsusega laigud esmalt suurtel laiustel, et järgneva 11 aasta jooksul taas koonduda ekvaatori lähistele. Moodustub nn. liblikdiagramm.
Päikese aktiivsuse mõjust bioloogilistele protsessidele kõneles esimest korda vene teadlane, heliobioloogia rajaja professor A. Tšiževski. Tema esimeses, 1915. aastal ilmunud uurimuses juhiti tähelepanu seosele pandeemiate – katku, koolera, rõugete, gripi laialdaste puhangute – ja Päikese aktiivsuse vahel. Pandeemiad tekkisid alati aktiivsuse kõrgseisu aastail. Analoogilisi seoseid leidis Tšiževski ka paljude teiste bioloogiliste nähtuste puhul.
1935. aastal avastas jaapani professor M. Takata teravmeelse, peagi üle kogu maailma levinud verevalkude (albumiinide) sadestamise (flokulatsiooni) menetluse. Albumiine leidub veres kolloididena, nad on äärmiselt ebapüsivad ja tundlikud kõrvaliste tegurite suhtes. Selliste tegurite uurimiseks hakkas Takata tegema igapäevaseid katseid flokulatsiooni (F-reaktsiooni) kohta.
1938. aasta jaanuarist alates ilmnes F-reaktsiooni seletamatult järsk kiirenemine. Hakati korraldama paralleelkatseid mitu korda päevas, täpselt ühel ajal eri kohtades – maa peal, kaevandustes, barokambris, lennukis jne. 6–8 minutit enne koitu hakkas F-reaktsioon kiirenema. Lennukis kiirenes reaktsioon kõrgusega võrdeliselt, päikesevarjutuse puhul aeglustus momentaanselt. Laikude ilmumisega Päikese keskmeridiaanile kaasnes tavaliselt kohe F-reaktsiooni kiirenemine.
Takata leidis, et kõik inimesed alluvad Päikese mingi erilise kiirguse mõjule. Saladusliku kiirguse – Takata nimetas selle „neljandaks Päikese kiirguseks” – mõjul tekib organismis ionisatsiooniprotsess, mis väljendub F-reaktsioonis.
Lähedasi tulemusi sai ka vene arst N. Šults. Tema andmetel langeb Päikese aktiivsuse maksimumi aastatel inimese veres leukotsüütide arv. Päikese loidete ajal tekkivat vere koostises enam-vähem samad muutused mis radioaktiivse kiirguse mõjul. Pooluste läheduses väljenduvat nähtus teravamalt, ekvaatoril aga kaduvat üldse.
Ameerika Ühendriikides Alabamas täheldati iga 22 aasta järel puuvilla kahjurliblika massilist esinemist. Ka mitmete rohutirtsuliikide massiline paljunemine langeb kokku Päikese aktiivsusega, samuti on märgatud paljude teiste putukate, näriliste ja lindude tsüklilist paljunemist. Päikesest sõltub ka inimese eluiga.
1990. aastatel jõudsid Michigani ülikooli teadlased järeldusele, et päikesekiirguse intensiivsus ema sünniaastal avaldab suurt mõju tema laste elueale. Uurimuse aluseks sai ajavahemikul 1750–1900 sündinud Ameerika Kongressi 7552 saadiku elulugude uurimine. Tegemist oli väga homogeense grupiga, kelle eluloolised andmed olid üksikasjalikult dokumenteeritud.
Biofüüsik Barnett Rosenberg ja keemik David A. Juckett arvestasid välja saadikute iga aastakäigu keskmise vanuse. Nende andmete võrdlemisel selgus, et saadikute keskmine vanus uuritaval ajavahemikul ei olnud konstantne, vaid varieerus 9- kuni 12-aastaste tsüklite kaupa kolme kuni nelja aasta võrra.
Näide: 1752. aastal sündinud saadikute keskmine vanus oli väiksem kui 1753. aastal sündinutel. Järgnevatel aastatel sündinute keskmine vanus suurenes pidevalt ja saavutas maksimumi 1763. aastal. Olgu märgitud, et emade keskmine vanus poja sünnitamisel oli 20 aastat. Seejärel hakkas keskmine vanus taas langema. Keskmise vanuse kindlad tsüklid langesid kokku Päikese aktiivsuse tsüklitega. Mida suurem on Päikese laikude arv, seda intensiivsem on kiirgus. Saadikute eluea uurimisel tegid teadlased kindlaks, et saadikud, kelle emad olid sündinud Päikese aktiivsuse miinimumi aastal, elasid keskmiselt 2–3 aastat kauem kui need saadikud, kelle emad olid sündinud Päikese aktiivsuse maksimumi aastal. Sellise seose põhjuseks peavad teadlased Päikese mõju ema munarakkudele, mis moodustuvad juba tema sündimisel. Päikese liiga suur aktiivsus võib kahjustada munaraku geneetilist koodi.
Maa mastaapidega võrreldes on Päikesel toimuv grandioosne. Päikese aktiivsuse ajal tugevneb röntgeni-, ultraviolett- ja raadiokiirgus ning kosmiline kiirgus ehk päikesetuul, peamiselt elektronide ja prootonite voog. Maa atmosfäär kaitseb meid tugevnenud kiirguse eest hästi. Röntgenikiirgus neeldub pea igas ettejuhtuvas õhumolekulis, ultraviolettkiirguse suurem energia kulub osooni molekulidele. Suhteliselt hästi tuleb läbi raadiokiirgus, kuid lühikese lainepikkuse tõttu seda meie vastuvõtjais kuulda ei ole. Kosmilise kiirguse eest kaitseb tõhusalt Maa magnetväli. Isegi Päikese rahututest piirkondadest kiirusega 3000 km/s väljapaiskunud osakesed jõuavad vaid pisut vähem kui 100 km kõrguseni maapinnast. Prootonplahvatuste osakesed, kiirusega 100 000 km/s ja enam, võivad jõuda maapinnani, kuid seda tuleb ette väga harva.
Niisiis peame arvestama vähemalt kiirguse kaudse mõjuga atmosfääri ülakihtide kaudu ning raadiokiirguse ja magnetvälja häirete vahetu mõjuga.
Ilmselt on mõned ilma kujundavad tegurid ülitundlikud päikesekiirguse muutuste suhtes. On leitud mitmeid seoseid. Päikese aktiivsuse miinimumi ajal liiguvad talvised tormid Põhja-Atlandil keskmiselt 700 km põhja pool, võrreldes nende teega Päikese aktiivsuse maksimumi ajal.
Mitmes Euroopa riigis on uuritud hiljuti elus olnud vanade puude aastarõngaste laiuse sõltuvust Päikese aktiivsusest. Ilmnes, et mitmel juhul järgivad puude aastarõngad Päikese aktiivsuse muutumist. Puud kasvavad jõudsamalt, kui Päike on aktiivsem.
Teine näide pärineb Lõuna-Austraaliast Flinders Range’i kaljudest, mis on tekkinud 680 miljonit aastat tagasi merepõhja setetest. Seal leiti samalaadseid seoseid kui puude aastarõngaste puhul. Ühe 19 000 aasta vanuse ja 9 m paksuse settekivimi uurimisel selgusid samuti Päikese mõjustused – ilmnes nii 11- kui 22-aastane periood ja näha oli, et iga 314 aasta tagant oli settekiht kõige paksem. Viimase seose kohta selgitus puudub.
Räägitakse, et Päikese aktiivsuse tõusuga seostuvad suured rahvarahutused, mässud, sõjad ja kes teab veel mis. Kuigi need väited ei ole liivale rajatud, pole veel päris selge, kuidas täpselt on ühiskonnas toimuvad sündmused seotud Päikese aktiivsusega. Ei vaja aga tõestamist, et Päikese aktiivsus põhjustab teatud haiguste sagenemist, mõjustab mitmesuguseid meteoroloogilisi ja geofüüsikalisi tingimusi ning nende kaudu bioloogilisi protsesse ja nähtusi.
* * *
USA kosmoseagentuuri NASA teatel sisenes Päike 2020. aasta septembri keskel uude tsüklisse ning tähe nüüd kasvama hakkav aktiivsus mõjutab meie elu Maal ja astronautide tegevust kosmoses.
NASA ja rahvusvaheline eksperdirühm Solar Cycle 25 Prediction Panel teatasid, et Päikese aktiivsuse miinimum oli tegelikult ära juba detsembris 2019, ent kuna Päike on nii muutlik, oodati uue tsükli alguse väljakuulutamisega kuid.
Teadlased ennustavad, et Päikese aktiivsus tõuseb nüüd viis aastat järjest ja jõuab järgmise maksimumini 2025. aasta juulis. Teadlased uurivad päikesetsükli käigu tuvastamiseks peamiselt päikeseplekke – tumedad laigud Päikesel on sageli seotud hiiglaslike plahvatuste algusega, mis paiskavad kosmosesse valgust, energiat ja mateeriat.
NASA helofüüsika osakonna päikeseteadlane Lika Guhathakurta ütles, et Päikese aktiivsus ei peatu kunagi, vaid muutub pendli kiikumise kujul.
Teadlased jälgivad nüüd tähelepanelikult kosmoseilma muudatusi ning uurivad nende mõju kosmoseaparaatidele ja astronautidele – eelkõige kosmosekiirguse kasvu.
NASA teatas, et päikese mõju meie igapäevaelule on reaalne ja on olemas ning sellel on mõju ka Maal asuvale tehnikale. Nagu juba öeldud, vaheldub Päikese aktiivsus keskmiselt 11-aasta pikkuste tsüklitega.
©Peter Hagen
