alt=O gráfico mostra a irradiação solar sem uma tendência de longo prazo. O ciclo solar de 11 anos também é visível. A temperatura, por outro lado, apresenta uma tendência ascendente.|miniatura|rradiação solar (amarelo) plotada com a temperatura (vermelho) desde 1880. Os padrões de irradiação solar e variação solar têm sido os principais impulsionadores das mudanças climáticas ao longo de milhões a bilhões de anos na escala de tempo geológico.

Evidências de que isso ocorre provêm de análises em várias escalas temporais e de múltiplas fontes, incluindo: observações diretas; compilações de diferentes observações por proxy; e modelos climáticos numéricos. Em escalas milenares, indicadores paleoclimáticos foram comparados com abundâncias de isótopos cosmogênicos, que servem como proxy para a atividade solar. Esses também foram usados em escalas seculares, mas, além disso, dados instrumentais estão cada vez mais disponíveis (principalmente observações telescópicas de manchas solares e medições termométricas da temperatura do ar) e mostram que, por exemplo, as flutuações de temperatura não correspondem às variações da atividade solar e que a associação comumente invocada da pequena idade do gelo com o mínimo de Maunder é excessivamente simplista, já que, embora as variações solares possam ter desempenhado um papel menor, um fator muito mais significativo é conhecido por ser o . Nas últimas décadas, observações de precisão, sensibilidade e alcance sem precedentes (tanto da atividade solar quanto do clima terrestre) tornaram-se disponíveis a partir de espaçonaves e mostram inequivocamente que o aquecimento global recente não é causado por mudanças no Sol.

Tempo geológico A Terra formou-se há cerca de 4,54 bilhões de anos por acreção a partir da nebulosa solar. A liberação de gases vulcânicos provavelmente criou a atmosfera primordial, que continha quase nenhum oxigênio e teria sido tóxica para humanos e a maioria das formas de vida modernas. Grande parte da Terra estava fundida devido a colisões frequentes com outros corpos, o que levou a um vulcanismo extremo. Com o tempo, o planeta esfriou e formou uma crosta sólida, eventualmente permitindo a existência de água líquida na superfície.

Há três a quatro bilhões de anos, o Sol emitia apenas 70% de sua potência atual. Com a composição atmosférica atual, essa luminosidade solar passada teria sido insuficiente para evitar o congelamento uniforme da água. No entanto, há evidências de que a água líquida já estava presente nos éons Hadeano e Arqueano, levando ao que é conhecido como o paradoxo do Sol jovem e fraco. Soluções hipotéticas para esse paradoxo incluem uma atmosfera muito diferente, com concentrações muito mais altas de gases de efeito estufa do que existem atualmente.

Nos aproximadamente 4 bilhões de anos seguintes, a produção de energia do Sol aumentou e a composição da atmosfera terrestre mudou. O Grande Evento de Oxigenação, há cerca de 2,4 bilhões de anos, foi a alteração mais notável da atmosfera. Nos próximos cinco bilhões de anos, a morte final do Sol, ao se tornar uma gigante vermelha muito brilhante e, em seguida, uma anã branca muito fraca, terá efeitos dramáticos no clima, com a fase de gigante vermelho provavelmente já encerrando qualquer vida na Terra.

Medição

Desde 1978, a irradiação solar tem sido medida diretamente por satélites com alta precisão. Essas medições indicam que a irradiação solar total do Sol flutua em ±0,1% ao longo dos cerca de 11 anos do ciclo solar, mas que seu valor médio permaneceu estável desde o início das medições em 1978. A irradiação solar antes dos anos 1970 é estimada usando , como anéis de árvores, o número de manchas solares e as abundâncias de isótopos , como o 10Be, todos calibrados com as medições diretas pós-1978.esquerda|miniatura|Simulação modelada do efeito de vários fatores (incluindo gases de efeito estufa, irradiação solar) individualmente e em combinação, mostrando, em particular, que a atividade solar produz um aquecimento pequeno e quase uniforme, diferente do que é observado.

A atividade solar tem apresentado uma tendência de declínio desde a década de 1960, conforme indicado pelos ciclos solares 19–24, nos quais o número máximo de manchas solares foi 201, 111, 165, 159, 121 e 82, respectivamente. Nas três décadas seguintes a 1978, a combinação de atividade solar e atividade vulcânica é estimada como tendo tido uma leve influência de resfriamento. Um estudo de 2010 descobriu que a composição da radiação solar pode ter mudado ligeiramente, com um aumento da radiação ultravioleta e uma diminuição em outros comprimentos de onda.

Era moderna Na era moderna, o Sol operou dentro de uma faixa suficientemente estreita, de modo que o clima foi pouco afetado. Modelos indicam que a combinação de variações solares e atividade vulcânica pode explicar períodos de calor e frio relativos entre 1000 e 1900 d.C.

O Holoceno Numerosas reconstruções paleoambientais buscaram relações entre variabilidade solar e clima. O paleoclima ártico, em particular, vinculou variações da irradiação solar total à variabilidade climática. Um artigo de 2001 identificou um ciclo solar de aproximadamente 1500 anos que foi uma influência significativa no clima do Atlântico Norte ao longo do Holoceno.

Pequena Idade do Gelo

Uma correlação histórica de longo prazo entre atividade solar e mudanças climáticas é o mínimo de Maunder, de 1645 a 1715, um período de pouca ou nenhuma atividade de manchas solares que coincidiu parcialmente com a "Pequena Idade do Gelo", durante a qual o clima frio prevaleceu na Europa. A pequena idade do gelo abrangeu aproximadamente os séculos XVI a XIX. Há debates sobre se a baixa atividade solar ou outros fatores causaram o resfriamento.

O , entre 1460 e 1550, correspondeu a um período significativo de resfriamento.

Um artigo de 2012, por outro lado, associou a Pequena Idade do Gelo ao vulcanismo, por meio de um "episódio incomum de 50 anos com quatro grandes erupções explosivas ricas em enxofre", e afirmou que "grandes mudanças na irradiação solar não são necessárias" para explicar o fenômeno.

Um artigo de 2010 sugeriu que um novo período de 90 anos de baixa atividade solar reduziria as temperaturas médias globais em cerca de 0,3 °C, o que seria insuficiente para compensar o aumento do forçamento por gases de efeito estufa.

Era dos combustíveis fósseis miniaturadaimagem|1979-2009: Nas últimas três décadas, a temperatura terrestre não se correlacionou com as tendências das manchas solares. O gráfico superior é de manchas solares, enquanto o gráfico inferior é a tendência da temperatura atmosférica global. El Chichón e Pinatubo foram vulcões, enquanto o El Niño faz parte da variabilidade oceânica. O efeito das emissões de gases de efeito estufa está no topo dessas flutuações. Vários fatores afetaram a mudança climática terrestre, incluindo a variabilidade climática natural e as influências humanas, como as emissões de gases de efeito estufa e a mudança no uso da terra, além de quaisquer efeitos da variabilidade solar. A ligação entre a atividade solar recente e o clima foi quantificada e não é um fator principal do aquecimento ocorrido desde o início do século XX. Forçantes induzidas por humanos são necessárias para reproduzir o aquecimento do final do século XX. Alguns estudos associam aumentos de irradiação impulsionados pelo ciclo solar a parte do aquecimento do século XX.

Três mecanismos são propostos pelos quais a atividade solar afeta o clima: Mudanças na irradiação solar afetam diretamente o clima ("forçamento radiativo"). Geralmente, considera-se que esse é um efeito menor, pois as amplitudes medidas das variações são pequenas demais para terem um impacto significativo, salvo algum processo de amplificação. Variações no componente ultravioleta. O componente UV varia mais que o total, então, se o UV, por alguma razão (ainda desconhecida), tivesse um efeito desproporcional, isso poderia explicar um sinal solar maior. Efeitos mediados por mudanças nos raios cósmicos galácticos (que são afetados pelo vento solar), como mudanças na cobertura de nuvens.

Modelos climáticos não conseguiram reproduzir o rápido aquecimento observado nas últimas décadas quando consideram apenas variações na irradiação solar total e atividade vulcânica. Hegerl et al. (2007) concluíram que o forçamento por gases de efeito estufa "muito provavelmente" causou a maior parte do aquecimento global observado desde meados do século XX. Ao chegar a essa conclusão, eles permitiram a possibilidade de que os modelos climáticos subestimassem o efeito do forçamento solar.

Outra linha de evidência vem da observação de como as temperaturas em diferentes níveis da atmosfera terrestre mudaram. Modelos e observações mostram que os gases de efeito estufa resultam no aquecimento da troposfera, mas no resfriamento da estratosfera.Hegerl et al., Chapter 9: Understanding and Attributing Climate Change , Frequently Asked Question 9.2: Can the Warming of the 20th century be Explained by Natural Variability? A depleção da camada de ozônio por refrigerantes químicos estimulou um efeito de resfriamento estratosférico. Se o Sol fosse responsável pelo aquecimento observado, seria esperado o aquecimento da troposfera na superfície e o aquecimento no topo da estratosfera, já que a maior atividade solar reabasteceria o ozônio e óxidos de nitrogênio.

Linhas de evidência

A avaliação da relação entre atividade solar e clima envolve múltiplas linhas de evidência independentes.

Manchas solares miniatura|350px|direita|CO2, temperatura e atividade de manchas solares desde 1850 Pesquisas iniciais tentaram encontrar uma correlação entre o clima e a atividade de manchas solares, geralmente sem sucesso notável. Pesquisas posteriores concentraram-se mais em correlacionar a atividade solar com a temperatura global.

Irradiação

direita|miniatura|350px|Forçamento solar de 1850–2050 usado em um modelo climático da NASA GISS. Padrão de variação recente usado após 2000.

A medição precisa do forçamento solar é crucial para entender o possível impacto solar no clima terrestre. Medições precisas só se tornaram disponíveis durante a era dos satélites, a partir do final dos anos 1970, e mesmo assim estão sujeitas a algumas disputas residuais: diferentes equipes encontram valores diferentes, devido a diferentes métodos de calibração cruzada de medições realizadas por instrumentos com diferentes sensibilidades espectrais. Scafetta e Willson argumentam por variações significativas da luminosidade solar entre 1980 e 2000, mas Lockwood e Frohlich constatam que o forçamento solar diminuiu após 1987.

O do IPCC de 2001 concluiu que o impacto medido da variação solar recente é muito menor que o efeito de amplificação devido aos gases de efeito estufa, mas reconheceu que o entendimento científico é limitado em relação à variação solar.

As estimativas de mudanças na irradiação solar de longo prazo diminuíram desde o TAR. No entanto, resultados empíricos de mudanças troposféricas detectáveis fortaleceram as evidências para o forçamento solar das mudanças climáticas. O mecanismo mais provável é considerado uma combinação de forçamento direto por mudanças na Irradiação Solar Total (TSI) e efeitos indiretos da radiação ultravioleta (UV) na estratosfera. Os menos certos são os efeitos indiretos induzidos por raios cósmicos galácticos.