Sončne pege in cena žita v srednjeveški Angliji

    Friedrich Wilhelm Herschel je bil leta 1801, ko je predstavil svojo idejo o povezavi med številom sončnih peg in cenami žita, eden največjih živečih astronomov tedanjega časa. Zaslovel je z odkritjem Urana leta 1781, ki ga je odkril med sistematičnim opazovanjem astronomskih objektov s svojim 7-inčnim teleskopom. Poleg viteškega naslova mu je to odkritje prineslo še 200 funtov letne rente in naziv kraljevega astronoma. V zgodovino astronomije se je sir Herschel zapisal še z obsežnim katalogom meglic, ki ga je sicer izdal šele njegov sin John Herschel leta 1864, po tem ko je opravil tudi meritve južnega neba. Ta tako imenovani  The General Catalogue of Nebulae je obsegal kar 5,097 objektov, od katerih sta jih Herschlova odkrila 4,630. Katalog je dopolnil leta 1888 L.E. Dreyer do New General Catalogue s 7840 meglicami in jatami. Ti nezvezdni objekti še dandanes nosijo ime po svoji New General Catalogue (NGC) številki. Za seboj je imel W. Herschel tudi še kopico ostalih odkritij, med drugim je odkril več kot 1000 dvojnih zvezd ter z njihovim opazovanjem prispeval k potrditvi Newtonovega zakona gravitacije.  Poleg tega je odkril tudi infrardeči spekter sončne svetlobe.


    Herschlov 7-inčni reflekcijski teleskop.

    Sistematično je opazoval tudi sončne pege, predvsem spreminjanje njihovega števila, oblik in velikosti, in to kar preko obdobja skoraj 40 let (1779-1818). Pri pregledovanju preteklih opazovanj je opazil povezavo med številom sončnih peg in cenami na trgu z žitom, ki jih je objavil Adam Smith v svojem klasičnem delu Blaginja narodov (1776). Kot je predstavil v svojem poročilu Royal Society leta 1801, je pet daljših obdobij z malo sočnimi pegami časovno ustrezalo obdobjem z visokimi cenami žita. Njegove ideje o povezavi cen žita in pojavnostjo sončnih peg pa so naletele na tako močno zavrnitev, celo posmeh, da se je navkljub svoji veliki avtoriteti kot kraljevi astronom, moral odpovedati nadaljnjim predavanjem s predstavitvami svojih rezultatov o sončnih pegah. Vseeno pa je  nadaljeval z opazovanjem sončnih peg vse do zadnjih dni svojega življenja.

    Pravzaprav negativne reakcije niti niso tako nenavadne, saj ni bilo na razpolago nikakršnega prepričljivega mehanizma, ki bi pojasnil povezavo med cenami žita in sončnimi pegami. Herschel je sicer predlagal, da bi število sončnih peg lahko naznanjalo kako intenzivno seva Sonce. Sedaj vemo, da je ta ideja prav gotovo napačna, saj je variacija v skupnem izsevu Sonca (oz. v njegovi svetilnosti) v zadnjih treh desetletjih manj kot 0,1 %. Tako majhna sprememba izseva Sonca pa ustreza spremembi temperature na Zemlji, ki je manjša kot 0,1 stopinje Celzija.

    Vendar pa obstaja tudi veliko bolj pretanjena zveza med aktivnostjo Sonca in vremenom na Zemlji. Sončne pege na soncu so temne pege na sončevi površini, iz katerih izhajajo ali ponikajo zgoščene magnetne silnice.  Število sončnih peg sledi ciklu, ki povprečno traja enajst let, vendar ta dolžina cikla ni čisto natančna temveč  se spreminja od najmanjše, 7 let, pa tja do 18 let. Obstajajo tudi obdobja, ko sončnih peg skoraj ni bilo. Še posebno znan je Maudnerjev minimum od leta 1645-1735, ki je nastopil kmalu po Galilejevem odkritju sončnih peg leta 1612. V tem obdobju so sončne pege skoraj izginile. Šele po letu 1700, ko so sončne pege zopet postale številčnejše, so opazovanja sončnih peg postala sistematična.


    Letno število sončnih peg od leta 1700 dalje. (Solar Activity)

    Pojav sončnih peg ustreza večji magnetni aktivnosti sonca. Povečana magnetna aktivnost sonca pa nadalje pomeni intenzivnejši sončni veter, to je tok ioniziranih delcev, plazme, ki jih sonce bruha v svojo okolico. Verjetno ste že kdaj slišali za pojem magnetne nevihte? To je obdobje, ko je sončni veter še posebno močan in lahko predre magnetni ščit okoli Zemlje. Ob tem nastanejo velika nihanja elektromagnetnega polja, ki lahko motijo elektronske naprave ali povzročijo izpade električnega omrežja. Vendar pa lahko to vesoljsko vreme vpliva tudi na naše običajno vreme na Zemlji. Da uvidimo še ta zadnji kamenček v mozaiku, se moramo ozreti v vesolje.


    Povečana slika sončne pege, kjer se vidijo do 300km visoki robovi.  Institute for Solar Physics (AURA, National Optical Astronomy Observatories, National Science Foundation)


    Izbruhi plazme s sončeve površine ustvarjajo sončni veter. (Steele Hill, SOHO)

    Zemeljsko ozračje namreč nenehoma prebadajo kozmični delci (kozmični žarki). To so nabiti delci, ki so izvengalaktičnega ali galaktičnega izvora (npr. ostanki sončevega vetra iz drugih zvezd). Ko dospejo v Zemeljsko ozračje, ionizirajo molekule v ozračju. Ta nato lahko delujejo kot kondenzacijska jedra in s tem povečajo  kondenzacijo oziroma tvorbo oblakov. Manj kot je kozmičnih žarkov, manjša je oblačnost na Zemlji in seveda obratno, več kot je kozmičnih žarkov, večja je oblačnost na Zemlji. To povezavo med aktivnostjo kozmičnih žarkov in oblačnostjo na Zemlji so potrdili tudi z opazovanji iz satelitov. Seveda slika ni čisto tako preprosta, saj ta pozitivna zveza med aktivnostjo kozmičnega sevanja in oblačnostjo ne velja po celi Zemeljski obli enakomerno, nekje je močnejša, drugje zopet šibkejša. Poleg tega je sprememba oblačnosti precej majhna: z variacijami okoli 20% v intenzivnosti kozmičnega sevanja, je variacija v oblačnosti le okoli 2%.  Vendar pa bomo videli, da so lahko take sorazmerno male spremembe vremena imele precejšnje spremembe na cene žita v srednjeveški Angliji.


    Povezava med spreminjanjem kozmičnega sevanja (črna polna črta) in povprečno oblačnostjo severne hemisfere (kvadratki). Dodano je tudi spreminjanje izseva sonca pri valovni dolžini 10.7 cm (modra prekinjena črta). (http://arxiv.org/abs/physics/0104048)


    Povezava med spreminjanjem gostote kozmičnega sevanja in pokritostjo z oblaki a) in s temperaturo vrhnje plasti oblakov b). Rdeča barva pomeni, da je korelacija popolna in pozitivna, to je da se s povečanjem kozmičnega sevanja poveča oblačnost. Modra barva pomeni, da imamo popolno antikorelacijo, to je, da se s povečanjem kozmičnega sevanja zmanjša oblačnost. Nad severno Evropo je skoraj popolno ujemanje med spreminjanjem kozmičnega sevanja in oblačnostjo. (Low Cloud Properties Influenced by Cosmic Rays)

    In kakšna je povezava s sončnim vetrom oz. s sončnimi pegami? Sončni veter se širi radialno navzven s Soncem v središču. Močnejši sončni veter pomeni, da manj kozmičnih žarkov prodre v sončni sistem in s tem do Zemlje. Izpostavljenost zemeljskega ozračja kozmičnim žarkom se tako zmanjša, kar nato povzroči manjšo oblačnost na Zemlji. Obratno, zmanjšana aktivnost Sonca povzroči večje število kozmičnih žarkov in povečano oblačnost na Zemlji. Resnici na ljubo so te spremembe res majhne, na oblačnost na Zemlji vplivajo le v okviru procenta ali dveh. Ali lahko takšna majhna sprememba oblačnosti povzroči drastične spremembe na Zemlji, recimo močno nihanje cen žita? V sodobnem svetu poljedelske industrije seveda ne, povsem drugačen sistem pa recimo predstavlja srednjeveška Anglija. To je bil zaprt ekonomski sistem, kjer je proizvodnja v normalnih letih ravno še lahko sledila povpraševanju. Če je padlo preveč dežja ali pa je bila temperatura prenizka v občutljivih dnevih kaljenja žita ali v času žetve, je lahko prišlo do pomanjkanja žita in skokovitega povečanja cen, pri čemer je lahko cena narastla veliko bolj, kot se je zmanjšala proizvodnja. To pričakovano nelinearno obnašanje zaprtega trga sta izkoristila izraelska raziskovalca L.A. Pustilnik in G. Y. Din za iskanje povezav med sončno aktivnostjo (številom sončnih peg) in cenami žita v srednjeveški Angliji.  Trg žita srednjeveške Anglije je še prav posebno pripraven vir podatkov. Koncem 19. stoletja je namreč prof. Rogers objavil izsledke svojega 50 letnega brskanja po računovodskih knjigah številnih Angleških samostanov in veleposestnikov. Samostanski zapiski so bili še posebno zanesljivi, saj so menihi svoje delo pojmovali kot poslanstvo in so bili tako zelo vestni opazovalci. Prof. Rogersu je uspelo rekonstruirati cene žita za obdobje okoli 450 let, od 1259 do 1702.

    Zanesljiva opazovanja Sonca nasprotno obsegajo leta od nekako 1700 do danes, s prvimi opazovanji, ki segajo do leta 1612. Le manjši del opazovanj tako sega v srednji vek. Pustilnik in Din sta tako za svojo analizo izbrala obdobje od leta 1600-1700 in identificirala leta največje magnetne aktivnosti Sonca (ki bi ustrezala povečanemu številu sončnih peg) prek indirektnih metod. Ta vzorec sta primerjala z leti vrhuncev v cenah žita. Iz slike lahko razberemo, da so bile cene žit konsistentno višje v maksimumih solarne aktivnosti in nižje v minimumih. To jasno kaže na povezavo med številom sončnih peg kot manifestacijo magnetne aktivnosti sonca in cenami žita v tem izoliranem sistemu. Vendar pa so pomenljivi tudi minimumi in skoki cen žit, ki ne ustrezajo ciklom sončnih peg. Poleg magnetne aktivnosti sonca seveda na samo vreme vpliva še mnogo drugih stvari.

    Konsistentne razlike v cenah žita v trenutkih maksimalne in minimalne sončne aktivnosti. Beli in črni kvadratki označujejo povprečno ceno žita v 3-letnem intervalu okoli minimuma ali maksimuma sončne aktivnosti, medtem ko beli in črni trikotniki označujejo cene v trenutku minimalne oz. maksimalne sončne aktivnosti. Polna črna črta kaže spreminjanje cen žita. (Influence of Solar Activity on State of Wheat Market in Medieval England)

    Je torej imel Herschel prav, ko je trdil, da obstaja povezava med številom sončnih peg in cenami žita? Nedvomno res obstaja povezava med vesoljskim vremenom in vremenom na Zemlji, kar je zanimivo že samo po sebi, saj premnogokrat Zemljo in vreme na njej obravnavamo kot povsem izoliran sistem, ki ni v stiku z ostalim delom osončja in vesolja. Vendar pa povezava med vesoljskim in zemeljskim vremenom ni povsem enoznačna in predvsem ni edini dejavnik, ki vpliva na vreme na Zemlji. Napovedovati, kakšna bo cena žita na podlagi števila sončnih peg je torej povsem neresno, saj že za enostavnejši sistem srednjeveškega trga žita v Angliji te napovedi ne bi veljale povsem, predvsem pa ne iz leta v leto temveč le za maksimume in minimume sončnega cikla. Povezava s cenami žita v sodobnem svetu pa je seveda povsem izgubljena, saj so vplivi povečane oblačnosti v različnih delih sveta različni (povečane padavine v sušnih predelih pač nasprotno povečajo proizvodnjo), prek mednarodne trgovine pa se taka nihanj izravnajo. Z opazovanjem sončnih peg tako na žitnem trgu ne boste obogateli.

    (Jure Zupan)

    Nadaljnje branje:
    Vesoljsko vreme in segrevanje Zemlje
    O Wilhelmu Friedrichu Herschlu
    Sončne pege kot indikator sončne aktivnosti