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太阳亮度的微小变化可能会对我们地球的天气和气候产生重大影响。现在，根据8月28日发表在《科学》杂志上的一项新研究，科学家们详细描述了这一过程可能如何运作。
几十年来，一些科学家注意到某些气候现象——海洋变暖、热带降雨增加、亚热带云量减少、信风增强——似乎与太阳大约11年的周期有关，该周期导致太阳黑子的涨落，从而导致太阳输出的变化。
这种变化大约等于每平方米0.2瓦，这远远不足以解释例如实际的海面温度升高。人们提出了各种理论来解释这种差异：平流层的臭氧化学变化、无云地区阳光增加，甚至是宇宙射线。但这些理论本身都无法解释这种现象。
现在，利用一个将臭氧化学与太阳强度较大时亚热带地区云量较少的事实相结合的计算机模型，位于科罗拉多州博尔德的美国国家大气研究中心 (NCAR) 的气候科学家杰拉尔德·米尔 (Gerald Meehl) 和他的同事们重现了上个世纪阳光强度增强和减弱过程中所有观察到的周期性气候现象。“即使[太阳光变化]在全球平均水平上是一个非常小的数字，但在区域或局部范围内，它可能会大得多，”米尔解释道。平流层臭氧化学和亚热带地区云层覆盖的变化“有点叠加在一起，相互加强，从而产生这种微小太阳强迫信号的更大振幅，”他说。
如果模型是正确的，那么当太阳处于最大强度时，其机制如下：热带平流层中的臭氧会在增加的紫外线下捕获稍微多的热量，使其周围环境变暖，从而增加臭氧的产生。（较温暖的温度使得紫外线更容易分解O2分子，从而使产生的自由氧离子与其他同类分子结合以产生臭氧。）该臭氧也会变暖，并且循环继续，导致全球臭氧增加大约2%。但是，这种变化也开始影响平流层本身的循环，然后通过加强某些风型来改变大气最底层（称为对流层）的循环，从而影响我们所经历的天气。
同时，太阳极大期期间增加的辐射也会为已经相对无云的海洋区域（由于下沉的冷空气）增加少许热量。这会产生更多的蒸发，这些蒸发被信风带回热带地区，在那里再次以降雨增加的形式出现，但也有助于加强导致亚热带无云天空的向上对流。反过来，这会进一步增加亚热带地区的向下压力，导致这些太平洋地区云量甚至减少大约2%。“你基本上启动了整个系统，”米尔说。
但是该模型并没有完全重现现实世界的状况。虽然实际东太平洋的海面温度通常在较强的太阳下下降约0.8摄氏度，但该模型只能复制约0.6摄氏度的降温。该模型也没有预测地球上实际发生变化的地方。米尔说，可能还有其他因素在起作用，即使是最好的计算机模型也只能开始近似实际气候的复杂性。
目前，太阳正处于一个极度低太阳黑子活动时期，这与可能导致17世纪末欧洲降温的小冰河时代以及中国朝代衰落的“蒙德极小期”相似。而且，在20世纪后半叶，太阳的输出相对稳定，而全球气温却在上升——这排除了我们的恒星本身是全球变暖的直接来源。
尽管如此，这项研究开始解释太阳辐射变化如何对地球产生巨大影响的物理机制。这意味着太阳周期的下一个上升期，从而使太阳的亮度增加，可能会在赤道太平洋地区带来拉尼娜现象——异常寒冷的地表水。“无论何时发生，”米尔预测，“它很可能会表现得像一个微弱的拉尼娜现象。”