Les bras en spirale de la Voie Lactée, les périodes glaciaires et la connexion des rayons cosmiques

Ce billet est la traduction d'un article de l'astrophysicien Nir Shahiv sur l'influence des rayons cosmiques sur le climat paru sur son blogue. Je ne suis pas scientifique et n'ai pas la prétention de trancher sur une question aussi épineuse. Mais l'article ci-dessous offre une explication alternative à celle du GIEC quant à l'origine du réchauffement climatique non seulement sans remettre en cause celui-ci, même s'il conteste certains prémisses qui amènent l'institution onusienne à tout attribuer à l'homme, mais en résolvant des contradictions que l'on trouve dans ses rapports.

Ce billet est la traduction d'un article de l'astrophysicien Nir Shahiv sur l'influence des rayons cosmiques sur le climat paru sur son blogue. Je ne suis pas scientifique et n'ai pas la prétention de trancher sur une question aussi épineuse. Mais l'article ci-dessous offre une explication alternative à celle du GIEC quant à l'origine du réchauffement climatique non seulement sans remettre en cause celui-ci, même s'il conteste certains prémisses qui amènent l'institution onusienne à tout attribuer à l'homme, mais en résolvant des contradictions que l'on trouve dans ses rapports.

 

 

 

By Nir Shaviv, Thu, 2006-03-30 00:45

1. Périodes glaciaires et passages des bras en spirale de la Voie Lactée

: fig1.jpg

Figure 1 – Lien du rayonnement cosmique entre l'activité solaire et le climat terrestre. Le changement dans l'activité solaire est responsable de la variation dans la force du vent solaire. Un vent plus puissant réduira le flux du rayonnement cosmique atteignant la Terre, puisqu'une plus grande quantité d'énergie est perdue quand elle se propage à travers le vent solaire. Les rayons cosmiques eux-mêmes viennent de l'extérieur du système solaire. Puisque les rayons cosmiques dominent la ionisation dans la troposphère, une activité solaire accrue se traduira par une ionisation réduite et, empiriquement, par une couverture nuageuse de basse altitude elle aussi réduite. Puisque les nuages de basse altitude ont un net effet refroidissant (leur « blancheur » est plus importante que leur « couverture »), une activité solaire accrue implique un climat plus chaud. Les variations du flux de rayons cosmiques intrinsèques auront un effet similaire sans rapport, cependant, avec les variations de l'activité solaire.

 

 

Différentes preuves empiriques soutiennent de façon convaincante l'existence d'un lien entre activité solaire et climat terrestre. En particulier, divers indices climatiques semblent en corrélation avec des tableaux de l'activité solaire avec des échelles de temps allant d'années à de nombreux millénaires. Par exemple, des variations, petites mais statistiquement importantes de la température (d'environ 0,1°C), apparaissent dans la température globale à la suite du cycle solaire de 11 ans. Sur de plus longues échelles de temps, le système climatique a suffisamment de temps pour s'ajuster et de plus grandes variations de température proviennent des variations séculaires dans l'activité solaire.

Un mécanisme qui peut donner naissance à un lien remarquable solaire/climat a été proposé par le regretté Edward Ney de l'Université du Minnesota en 1959. Il a avancé que toute sensibilité climatique à la densité ionique troposphérique posait un lien immédiat de l'activité solaire au climat. Cela est dû au fait que le vent solaire module le flux de particules à haute énergie venant de l'extérieur du système solaire. Ces particules, les rayons cosmiques, sont la source dominante de la ionisation de la troposphère. Ainsi, un soleil plus actif, qui accélère un vent solaire plus puissant, impliquerait que, comme les rayons cosmiques se diffusent de la périphérie du système solaire vers son centre, ils perdent davantage d'énergie. Par conséquent, une ionisation troposphérique plus basse en résulte. Au cours du cycle solaire de 11 ans et des variations à long terme de l'activité solaire, ces variations se montent normalement à une modification de 10 % de ce taux de ionisation. En outre il semble maintenant qu'il y ait une variable climatique sensible à la quantité de ionisation troposphérique – les nuages. Cela nous donne donc l'image décrite la figure 1.

fig2.jpg

Figure 2 – Rendu artistique de la structure en spirale de la Voie Lactée. Illustration Credit: R. Hurt (SSC), JPL-Caltech, NASA.

 

Si tout cela est exact, on devrait s'attendre à des variations climatique lors de notre parcours dans la galaxie. Cela est dû au fait que la densité des sources du rayonnement cosmique n'est pas uniforme. En fait, elle se concentre dans les bras spiraux galactique (elle provient des supernova, qui, dans notre galaxie, sont de façon prédominante le produit final d'étoiles massives, qui à la leur tour se forment et meurent essentiellement dans les bras en spirale). Donc, chaque fois que nous traversons un bras galactique, nous devrions nous attendre à un climat plus froid. Les données actuelles des passages d'un bras en spirale donnent une traversée une fois tous les 135 ± 25 millions d'années (voir fig. 2. À noter que les bras spiraux sont des vagues de densité qui se propagent à à une vitesse différente de celle des étoiles, c'est-à-dire que rien n'influence la vitesse de leur rotation.)

Une trace des variations à long terme du flux du rayonnement cosmique peut être tiré des météorites ferreuses. On a découvert dans le travail actuel que le flux des rayons cosmiques variait périodiquement (avec des variations plus grandes qu'un facteur de 2,5) au cours d'une période moyenne de 143 ± 10 millions d'années. Cela est en cohérence avec la période prévue de traversée du bras en spirale et avec la représentation du flux de rayonnement cosmique variable. Il y a également accord avec la phase correcte. Mais ce n'est pas tout.



fig3.jpg

Figure 3 – Une météorite ferreuse, dont on peut utiliser un grand échantillon pour reconstruire les variations passées du flux des rayons cosmiques. Le signal reconstruit révèle une périodicité de 145 millions d'années décrite ci-dessous. Il s'agit ici d'une partie de la météorite Sikote Alin tombée en Sibérie au milieu du XXème siècle. Elle s'est détachée de son corps originel il y a environ 300 millions d'années.

 

Le principal résultat de cette recherche est que les variations du flux, telles qu'on les prédit en partant du modèle galactique et telles qu'on les observe à partir des météorites ferreuse est en synchronisation avec l'apparition des périodes glaciaires sur Terre. Il y a accord à la fois dans la période et dans la phase : (1) La période observée de la survenue de périodes glaciaires sur la Terre est de 145 ± 7 millions d'années (à comparer avec les 143 ± 10 millions d'années des variations du flux du rayonnement cosmique). (2) Le point médian des périodes glaciaires est prévu se situer vers 31 ± 8 millions d'années et est observé vers 33 ± 20 millions d'années. C'est ce qu'on peut voir dans la figure 4.

L'activité à long terme apporte une seconde correspondance. D'un côté, on observe aucune période glaciaire sur la Terre entre il y a 1 et 2 milliards d'années. De l'autre côté, il apparaît que le taux de formation stellaire dans la Voie Lactée était d'environ la moitié de sa moyenne entre 1 milliard et 2 milliard d'années, alors qu'elle était plus élevée dans le dernier milliard d'années, ainsi qu'entre 2 à 3 milliards d'années.

Un autre point qu'il vaut de mentionner est que, contrairement à certains articles qui m'ont mal cité (ou des copies d'articles m'ayant mal cité), je ne pense pas que nous ayons un âge glaciaire dans les quelques dix millions d'années à venir. Si cette représentation galactique-climatique est correcte (et vous devriez juger par vous-mêmes de la preuve, en particulier dans l'article de New Astronomy), elle implique que nous sommes à la fin d'une période de «glacière » longue de plusieurs dizaines de millions d'années au cours de laquelle nous avons connu des allées et venues de périodes glaciaires, et que la sévérité des périodes glaciaires, au cours des prochaines quelques millions d'années, ira en diminuant jusqu'à disparaître complètement. Je n'achèterais pas tout de suite pour autant de propriété dans le Nord canadien.

 

fig4.jpg

Figure 4 – Le panneau du haut décrit nos passages à travers les bras spiraux galactiques. Le second décrit le flux prévu du rayonnement cosmique et l'apparition prévue des périodes glaciaires. Le troisième panneau décrit l'apparition véritable des périodes glaciaires. Le quatrième décrit indirectement le flux variable du rayonnement cosmique. Du fait que le flux de rayonnement cosmique est « l'horloge » utilisée pour dater les météorites, les âges météoritiques sont prévus se concentrer autour des périodes où le rythme de « l'horloge »se ralentit, c'est-à-dire quand le flux de rayons cosmiques est au plus bas, comme on le voit dans les données.

 

  1. Rayons cosmiques contre CO2en tant que conducteur climatique sur les échelles de temps géologiques :

En comparant les variations du flux des rayons cosmiques aux données quantitatives de l'histoire climatique, on peut tirer davantage de conclusions. Cela a été fait en collaboration avec Jan Veizer, dont le groupe a reconstruit la température sur Terre au cours des 550 millions d'années en regardant les ratios des isotopes 18O à 16O dans des fossiles formés dans les océans tropicaux. Les stupéfiants résultats suivants furent découverts une fois la température reconstruite comparée aux variations reconstruites des flux de rayons cosmiques.

 

fig5.jpg

Figure 5: Comparaison entre le flux reconstruit du rayonnement cosmique et la reconstruction de la température quantitative au cours du Phanérozoïque. Le panneau du haut décrit les variations du flux du rayonnement cosmique reconstruites en utilisant les datations des météorites ferreuses. Le panneau du bas dépeint en noir les variations océaniques tropicales reconstruites en utilisant les données isotopiques issues des fossiles. Le trait rouge indique l'ajustement de la température en utilisant les variations du flux des rayons cosmiques. L'ajustement notable implique que la plupart des variations de température peuvent s'expliquer par l'utilisation du flux des rayons cosmiques et qu'il n'y a pas beaucoup de place pour une explication à l'aide d'autres facteurs climatiques, dont le CO2 . Cela implique que les rayons cosmiques sont les facteurs climatiques (tropicaux) dominants sur une échelle de temps de plusieurs millions d'années.

  1. Les variations du Flux des Rayons Cosmiques explique plus des 2/3 de la variance dans la température reconstruite. À savoir, la variabilité du Flux des Rayons Cosmiques est le facteur climatique dominant à l'échelle des temps géologiques.

  2. On peut fixer une limite supérieure au rôle relatif du CO2 en tant que déterminant climatique.

  3. En utilisant le point 2, on peut fixer une limite supérieure à la sensibilité du « forçage radiatif » - du rapport entre l'évolution du bilan radiatif et celle de l'accroissement des températures qui s'ensuit. La limite supérieure obtenue est plus basse que la valeur souvent établie. Cela implique qu'une grande partie du réchauffement global constaté au cours du siècle passé n'est pas dû au CO2. Au lieu de cela, il conviendrait de l'imputer à l'activité solaire accrue qui diminue le flux des rayons cosmiques atteignant la Terre (Cela n'a rien à voir avec les bras en spirale comme certaines personnes me l'ont fait dire à tort !).

Notons cependant :

  • Une partie du réchauffement de la planète est encore dû à nous, les humains (probablement environ 1/3 à 1/2 du réchauffement)

  • Il existe de nombreuses bonnes raisons pour lesquelles nous devrions nous efforcer d'utiliser moins de combustibles fossiles et des alternatives plus propres, même si le réchauffement climatique n'en est pas la principale raison.

  • Une analyse plus récente, qui comprend: (a) des corrections de la reconstruction de la température due aux variations de pH de l'océan, et (b) des comparaisons plus empiriques entre les variations de la température réelle et les changements dans le bilan radiatif limitent encore plus la sensibilité globale à environ 1-1,5 ° C pour un doublement du CO2 (par rapport au1,5-4,5 ° C de « l'éventail communément admis » du GIEC, obtenu à partir des modèles de circulation globale).

 

  1. Rayons cosmiques et Paradoxe du Soleil Faible :

 

Le soleil, comme les autres étoiles de son type, accroît lentement sa production d'énergie en convertissant son hydrogène en hélium. Il y a 4,5 milliards d'années, le soleil était 30 % plus faible qu'il ne l'est aujourd'hui et la Terre aurait dû être un solide gelé, mais ça n'a pas été le cas. Ce problème a été dénommé le « Faint Sun Paradox » ou paradoxe du Soleil faible par Carl Sagan.

Si le lien du flux du rayonnement cosmique au climat est réel, il atténue considérablement cet écart. C'est parce que le Soleil jeune, qui tournait beaucoup plus rapidement, avait nécessairement un vent beaucoup plus puissant. Cela impliquait que moins de rayons cosmiques provenant de la galaxie pouvaient atteindre la Terre parce que les rayons cosmiques perdent de l'énergie dans le vent solaire en se propageant du milieu interstellaire jusqu'à la Terre. Puisque moins de rayons cosmiques impliquent une température plus élevée, cet effet tendra à compenser un soleil plus faible.

 

Se pencher sur les chiffres révèle qu'environ les 2/3 de l'accroissement de la température, nécessaires à un réchauffement de la Terre jeune au-dessus de la température actuelle, peuvent être expliqués par cet effet. Le 1/3 restant peut être expliqué par les quantités modérées de gaz à effet de serre, tels que 0,01 bar de CO2 (ce qui est en cohérence avec les contraintes géologiques) ou du NH3 ou du CH4.

 

Detailed Bibliography

fig6.jpg

Figure 6 - Cover of GSA Today – Un magazine de géologie avec une galaxie en spirale en couverture !


A) Articles scientifique détaillés:

Pour des articles détaillés sur ce travail, voir les suivants :

  1. Le premier article décrivant le lien entre bras spiraux de la Voie Lactée a été publié dans Physical Review Letters (4 Journal Pages, Abstract, PDF)

  2. Une analyse extrêmement détaillée du lien entre passages des bras spiraux de la Voie Lactiée et périodes glaciaires. Elle inclut une reconstruction des variations passées du flux des rayons cosmiques à partir des météorites ferreuses. Publié dans New Astronomy (29 Journal Pages, Abstract, PDF)

  3. Article de Shaviv & Veizer in GSA Today. Une comparaison le flux de rayons cosmiques reconstitué et la température globale reconstituée. (7 Journal pages, External PDF, local PDF or HTML)

  4. Vers une résolution du Paradoxe du Soleil Faible – Comment le lien de Rayons Cosmiques / Climat contribue à résoudre le paradoxe du soleil faible en en expliquant les 2/3. (Paru dans JGR, PDF or PS)

  5. Sur la réponse climatique aux changements dans le flux des rayons cosmiques et le bilan radiatif (Paru dans JGR-Space, Abstract, PDF).

B) Autre matériel en ligne :

C) Divers articles dans la presse généraliste :

D) Et quelques articles autres qu'en anglais:

 

 

Le Club est l'espace de libre expression des abonnés de Mediapart. Ses contenus n'engagent pas la rédaction.