Inlägg
I sin artikel med den måttligt ödmjuka titeln Cosmoclimatology: a new theory emerges beskrev Henrik Svensmark 2007 sin hypotes om hur kosmisk strålning från Vintergatan, modererad av Solens aktivitet, påverkat klimatet under årtionden, århundraden och årtusenden men även på skalor på miljoner år. Samma "teorier" har han argumenterat för i sin bok The Chilling Stars: The new theory of Climate change. Vi har nyligen tagit upp senaste decenniernas uppvärmning i detta sammanhang (och mer kommer). Låt oss vända oss till årmiljonerna denna gång.
I sin "nya teori" visar Svensmark en korrelation mellan passagen av spiralarmar och kalla perioder i Jordens historia.1 Tanken är att den ökande kosmiska strålningen från unga heta stjärnor i spiralarmarna påverkar Jordens via ändringar av molnighet. Den astronomiska bakgrunden är att solen och andra stjärnor rör sig relativt spiralarmarna i Vintergatan. Både armar, som består av ansamlingar av stoft och är områden med stjärnbildning, och stjärnor roterar runt galaxens centrum men med lite olika hastighet. Solen passerar alltså genom armarna på sin 250 miljoner år långa resa runt Vintergatans centrum.
Korrelation mellan spiralarmspassage och klimat ur Svensmark 2007
Då denna hypotes lanserades var vår kunskap om Vintergatan begränsad och spiralarmarnas utsträckning med mer dåligt kända vilket ger utrymme för anpassningar av positioner och passertider. Beräkningarna av spiralarmspassagerna som ligger till grund för Svensmarks artikel är också till stor del baserade på antagandet om klimatinfluens. Ett farligt sätt att bedriva hypotesprövning.
De senaste åren har vår kunskap om Vintergatan ökat dramatiskt. Tidigt i våras kom tex. resultaten av en stor modern radioteleskopundersökning av Vintergatan som förbättrade och förändrade bilden. Man fann bland annat att galaxen har 50% större massa än man tidigare uppskattat och har fyra istället för två huvudarmar.
Så hur stämmer Svensmarks hypotes med den nya astronomiska kunskapen? Detta har en grupp astronomer nu undersökt2 och svaret är, inte alls. Med deras egna ord i abstract:
We re-examine past suggestions of a close link between terrestrial climate change and the Sun’s transit of spiral arms in its path through the Milky Way galaxy. These links produced concrete fits, deriving the unknown spiral pattern speed from terrestrial climate correlations. We test these fits against new data on spiral structure based on CO data that does not make simplifying assumptions about symmetry and circular rotation. If we compare the times of these transits to changes in the climate of Earth, not only do the claimed correlations disappear, but also we find that they cannot be resurrected for any reasonable pattern speed.
Bilden astronomerna får fram av klimatförändringar och spiralarmar är denna:
Kommer detta att övertyga Svensmarks fan-club om svagheterna i hans hypoteser? Knappast, vilket kommentarerna lär visa...
1) Upphovsmannen till hypotesen om spiralarmarnas klimatinflytande är dock Nir Shaviv.
2) Läs hela manuskriptet på arXiv.
Nils Ferlin: Stjärnorna kvittar det lika
Just i den här delen av Cosmoclimatology är Svensmark åskådare och det är främst Nir Shaviv som står bakom forskningen. Här är en bra (men lite lång) artikel om Shaviv och bakgrunden till hans idé om spiralarmarnas betydelse för jordens klimat. Konstigt att han inte omnämns i ert inlägg!?
SvaraRaderaMan fann bland annat att galaxen är 50% tyngre än man tidigare uppskattat och har fyra istället för två huvudarmar säger ni, men man visste redan tidigare att vår galax har fler än två armar. Shaviv resonerar om detta här på sin blog (en bit ner på sidan). Han har också kommit med detaljerad kritik av den studie av Melott et al som ni hänvisar till. Jag klistrar in här (källa här, en bit ner i kommentarerna):
1 – Melott assumes only one pattern speed for the spiral structure, and therefore do not consider the dynamics which shows that it is a pattern composed of 2 spiral arms with one pattern speed + 4 arms with another. It so happens that they coincide at this point in time. e.g., look at this paper: http://www.phys.huji.ac.il/%7Eshaviv/articles/NaozShaviv.pdf (full ref: http://adsabs.harvard.edu/abs/2007NewA…12..410N ) It also happens that the 2-armed structure is almost co-rotating with the solar system.
In fact, assuming that the milky way has a very complicated pattern (different number of arms, very antisymmetric, etc., and assuming that it can rotate like a rigid pattern with one pattern speed, for many 10^8 years, is unrealistic.
2 – The Melott analysis is not consistent with the Spitzer reconstruction, nor it is consistent with the CRF variations observed in Iron meteorites. (Spitzer: http://adsabs.harvard.edu/abs/2009PASP..121..213C Iron meteorites: http://adsabs.harvard.edu/abs/2003NewA….8…39S )
3 – The Melott analysis is based on the spiral arm reconstruction of Englmaier et al. However, there are a few critical problems with the way they do it. In particular, they assume there is an arm in a region in which they see no arm in the density plot, and they ignore an arm passage through a region where the gas map shows a clear elongated concentration. This can be seen in the attached figure (it is composed of the original density plot + arms denoted by Englmaier et al., plus the solar system trajectory according to Melott et al.. Note the location of the solar system is not exactly the same!!! The yellow dots denote passages according to Melott et al., including a passage through something which was dented as an arm but without the density concentration to support it. The red dot denotes a passage through an arm like condensation but not denoted by Melott.
4 – Melott et al. don’t inlcude additional effects on the trajectory, that the potential is not cylindrically symmetric (the arms introduce something of order a 10% correction. They also don’t include the effect of orbital parameter diffusion.
Jag inser att detta inte ett peer-review svar (så det behöver ni inte påpeka!), men Shavivs kritik är detaljerad och länkar till relevanta artiklar. Mot bakgrund av detta ser jag ingen anledning att se Melott et al som en falsifiering av Svensmarks hypotes, men det verkar ni ha förstått redan när ni postade inlägget?
Bengt, de kommentarer du länkar till tycks inte behandla den aktuella artikeln, utan något tidigare arbete av Melott. Den artikel vi refererar till kom ut för en vecka sedan (20 okt) och har Overholt som huvudförfattare.
SvaraRaderaDet här arbetet kan väl anses (om det är korrekt utfört) helt falsifiera "Cosmoclimatology"-hypotesen. Om inte de anförda istiderna hänger ihop med passager genom sprialarmarna, kan de inte heller vara kausalt kopplade.
SvaraRaderaDetta medför dock naturligvis inte att kopplingen mellan kosmiska strålar och molnbildning inte finns, däremot finns det en hel del andra argument som talar för att den effekten är liten. Vi återkommer i det ärendet.
Erik S
SvaraRaderaVisst verkar det konstigt med publiceringsdatum, men jag antar att någon tidigare version eller ett diskussionspapper legat ute tidigare. Overholt & Melotts artikel omnämns i alla fall i detta bloginlägg från 26 juni 2009. Där finns också en länk längst ner på sidan som går till precis rätt artikel!
Så Shavivs synpunkter enligt ovan rör alldeles säkert denna artikel.
Om det är samma artikel har Shaviv eller Svensmark inte läst den. De tycks hävda att att Overholts analys bara är giltig för en enda rotationshastighet, vilket verkar väldigt märkligt. En korrelation torde väl vara mer känslig för förändrad hastighet än en icke-korrelation?
SvaraRaderaOavsett vilket skriver Overholt i abtract: "If we compare the times of these transits to changes in the climate of Earth, not only do the claimed correlations disappear, but also we find that they cannot be resurrected for any reasonable pattern speed."
Det Shaviv säger är att Overholt et al (som artikeln kanske bör kallas) räknar med en gemensam rotationshastighet för fyra armar. Shaviv hävdar att det finn fyra+två armar och att de två olika uppsättningarna har olika hastigheter. Vidare menar Shaviv att det är orimligt att rotationshastigheten är konstant och homogen under 100 miljoner år för den typ av struktur som Overholt et al utgår från.
SvaraRaderaPunkt 2 i Shavivs kritik är intressant eftersom den berör hans eget forskningsområde – studier av meteoriter. Tydligen kan man utifrån analyser av järnmeteoriter lista ut hur mycket kosmisk strålning de utsatts för. Jag ser inte att Overholt kritiserar denna analysmetod och som Shaviv mycket riktigt påpekar så stämmer meteoriternas historia inte ihop med Overhalts. (Mer om meteoriter här)
Bengt A,
SvaraRaderaVi måste skilja på stöd för Svensmark i meningen att det finns oberoende resultat som stödjer argumentationen och Nir Shavivs försvar som går ut på att det inte behöver vara som Overholts analys. Även om Overholts har fel i analysen gör inte det att Shaviv/Svensmark har rätt. Det hjälper inte hur mycket Shaviv menar att galaxen har förändrats (se punkt 1 och 4) då den förändringen även gör hans tolkning lika osäker. Shaviv resonerar utifrån att armpassager är förklaringen till klimatändringar. Men han kan inte använda denna utgångspunkt då för att hävda att hans lösning skulle vara bättre då det fortfarande inte finns någon tydlig koppling mellan kosmisk strålning och klimat belagd.
Så hela hans kritik är rätt ointressant så länge han inte kan visa observationer som oberoende av klimathypotesen stödjer den spiralarmsfördelning han hävdar.
(Man visste inte tidigare att det var fyra armar, men det fanns tidigare studier som pekade i den riktningen så den nya bekräftade detta.)
Att han inte omnämndes var ett förbiseende. Det är dock Svensmark som är den som skapat uppmärksamhet för sin "nya teori".
Anders M
SvaraRaderaDitt resonemang innehåller allvarliga fel och anklagelser som vi kan se exempel på i ditt inledande inlägg: Beräkningarna av spiralarmspassagerna som ligger till grund för Svensmarks artikel är också till stor del baserade på antagandet om klimatinfluens. Ett farligt sätt att bedriva hypotesprövning. Detta återkommer i din kommentar här ovan: Så hela hans kritik är rätt ointressant så länge han inte kan visa observationer som oberoende av klimathypotesen stödjer den spiralarmsfördelning han hävdar.
Du anklagar helt enkelt Shaviv (eftersom detta rör Shavivs resultat är det honom du kritiserar och inte Svensmark) för att anpassa spiralarmspassagerna så att de passar klimathypotesen. Vad har du för underlag för att göra detta? Om du läser igenom Shavivs artikel från 2002 så ser du att han har studerat ett femtiotal järnmeteoriter, analyserat relationen mellan Kalium 40 och Kalium 41 och utifrån detta dragit slutsatser om hur mycket kosmisk strålning de utsatts för. Resultatet av detta finns sammanfattat i figur 1 och 2 i artikeln. Shaviv ser i detta resultat en GCR-periodicitet på c:a 140 miljoner år.
Nir Shaviv är professor i astrofysik och vet hur man bedriver forskning inom detta område. Han har inte anpassat sina mätresultat efter antagandet om klimatinfluens. Han har genomfört en empirisk undersökning och analyserat resultatet. Läs gärna igenom artikeln som jag länkat till ovan och förklara sedan varför vi inte ska tro på Shavivs meteoritresultat.
Bengt A,
SvaraRaderaJo jag läste artikeln du refererade till. (La du märke till att en stor del av artikeln handlade om klimatinfluens.) Han har letat efter variationer som ska stämma med hans hypotes. Hans analys bygger på att om variationer av kosmisk strålning förekommer på skalor av 100-tals miljoner år skulle det visa sig i att åldersbestämningen av meteoriter av jämnt fördelad ålder inte skulle vara jämn då man använder mängden kosmisk strålning som de utsats för för att bestämma åldern. Nu vet vi att meteoriter ofta bildas i grupper då flera kommer från samma händelse tex. en asteroidkollision. För att kompensera för detta klumpar Shaviv ihop alla meteoriter med en åldersskillnad på mindre än 100 miljoner år till en enhet med medelåldern hos dessa meteoriter. Han tycks utgå från en meteorit som har en annan med snarlik ålder och sedan arbetat sig mot lägre och högre åldrar inom 100 miljonerårsintervallet. Sedan går han vidare till nästa intervall. Nu är 143 miljoner år bara 1,4 ggr klumplängden vilket gör denna metod högst osäker. Ex. Antag att vi har en nästan jämn fördelning men med en svag top, säg 10% fler, med en bredd på 5 miljoner år vid 150 miljoner år och en vid 210 miljoner år. Nu kommer alla meteoriter mellan 100 och 200 miljoner år att klumpas ihop till en enhet med medelåldern 150 miljoner år. Alla mellan 200 och 300 miljoner år kommer att klumpas ihop till en med medelåldern ca 245 miljoner år. Avståndet mellan topparna har ökat från det verkliga 60 miljonerna till 95 miljoner år. En ökning med nära 50%.
Naturligtvis kan det slå åt andra håll också beroende på fördelning och hur man applicerar metoden. Helt klart är dock att ihopklumpningen har en tydlig inverkan på resultatet.
Han slutsatser är alltså högts osäkra och enligt min mening väldigt influerade av hans favorithypotes.
En ordentlig kritik av Shavivs metod finns här: http://de.arxiv.org/PS_cache/astro-ph/pdf/0504/0504155v1.pdf
Ett annat allvarligt problem för hela idén är att varitationerna mellan kosmiska strålningen i och utanför armarna är enligt Svensmark/Shaviv ca dubbla mot variationerna pga av den 11-åriga solcykeln. Så hur kan de påverka istiders kommande och gående om hälften så stora variationer inte ens syns i temperaturkurvan i dag? Samma grundläggand koppling är föreslagen.
Bengt A,
SvaraRaderaOm vad som anpassats till vad. Låt mig citera Svensmark 2007:
"The relative motion of the spiral arm pattern with respect to the solar orbit around the galactic
centre was uncertain, but Shaviv found that reasonable assumptions gave a good fit with the climatic record, in cycles of ~140 million
years."
Han fann att det kunde gå att anpassa mot de osäkra data som då fanns. Precis som jag skrev i inlägget. Hans "oberoende" belägg är som ovan beskrivits svagt.
Anders M
SvaraRaderaJahnke (som du refererar till) har givit alla meteoriter samma betydelse vilket innebär att meteoriter med osäker ålder för in en större osäkerhet i resultatet. Shaviv kallar detta för ett systematiskt fel och det leder till att Jahnke hittar just ingenting. Shaviv viktar tidsmässigt säkra meteoriter högre än osäkra i en analys enligt Rayleighs metod som ger bättre signal/brus-förhållande. Shaviv förklarar mer här.
Tydligt redovisad analys av oberoende mätresultat räcker tydligen inte för dig. I din analys av Shavivs forskning tycks du utgå från att han använder felaktiga metoder och att han utgår från de hypotser han försöker finna bevis för.
Ur vetenskapsteoretisk perspektiv är inte denna fråga central för Svensmmarks hypotes. Kärnan i Svensmark hypotes är att kosmiska strålar påverkar molnbildning. Shavivs järnmeteoriter har inte kraft att varken bevisa eller falsifiera detta och eftersom inget jag säger verkar kunna få dig att ändra uppfattning så jag låter det vara med detta.
Jag kan inte låta bli att vända på resonemanget:
SvaraRaderaSkulle jordens klimatförändringar ge en indikation på hur många armar det finns i vintergatan?
Bengt A,
SvaraRaderaDet är möjligt att Shaviv har rätt i att det finns en variation i meteoritåldrar pga av någon okänd faktor (observera att även andra fenomen som stör åldersfördelningen får samma resultat i analysen) men det är inte en bra situation när små variationer i statistisk behandling får signaler att försvinna eller dyka upp. (Speciellt inte när det är det är den forskare som har en hypotes att stödja är den som lättast får fram signalen. Ett ack så vanligt fenomen och långt ifrån unikt i detta fall.)
Nu är det inte heller så att det står mellan Jahnke och Shaviv utan hans resultat går inte ihop med de nya resultaten kring Vintergatans struktur. Det var det som var huvudtemat i artikeln. Så vi har en ett stort antal observationer och analyser på ena sidan och en möjlig variation av åldersfördelningen på meteoriter som kan bero på variationer av kosmisk strålning vid passager av vintergatsarmar på andra. Väj själv vilket som troligen är fel.
(Om Shavivs resultat hade stämt dåligt med den gamla bilden av Vintergatan och bättre med dagens hade det varit betydligt mer spännande...)