ככה המנגנון עובד ברמת העיקרון- הרעיון בפשטות
לשם הבנה, דווקא נתחיל בתופעה שמוכרת יחסית לרוב מי שמתעסק באקלים.
אור השמש, שנושא איתו את קרינת האור הנראה, פוגעת בקרקע כדור הארץ.
בגלל שהארץ כדורית, שטף הקרינה הכי חזק ליחדת שטח נופל על איזור קו המשווה, בעוד איזורי הקטבים מקבלים את שטף הקרינה הכי נמוך, עד אפילו חשוכים לחלוטין.
בגלל שיש הבדלי קרינה כאלו בין קו המשווה לקטבים, נוצר מצב שאיזורי המשווה מאוד חמים, ואיוזרי הקוטב מאוד קרים.
ובשל כך, הבדל האנרגיות הזה, מניע אוויר חם מהמשווה צפונה, ואוויר קר יורד מהקטבים דרומה, וזרימות אלו למעשה יוצרות את כל איזורי האקלים ותופעות מזג האוויר.
אך גם אור השמש לכשעצמו אינו תמיד קבוע, שכן השמש בעלת מחזור פעילות של בערך אחת לכל 12 שנים, שבמהלך המחזור הזה, כ-6 שנים השמש פולטת יותר קרינה, ו-6 שנים אחרכך פחות קרינה וחוזר חלילה.
כתמי השמש הן מעין ממד לא רע, לכה קרינה השמש פולטת. ככל שיש יותר כתמים, ככה קרינת השמש חזקה יותר, ולהפך.
אך מה ההבדל בין "שיא" פעילות השמש לשפל שלה?
באור הנראה שפוגע בקרקע, ומניע את כל האקלים הקרקעי, ההבדל הוא בערך 0.3% יותר במקסימום, לבין המינימום.
הבדל יחסית פעוט, שאם נתרגם אותו לטמפ' של הקרקע, לא נקבל יותר משינוי זניח של 0.1 מ"צ בין שיא הפעילות, לשפל.
ככה שלא כאן נעוץ ההסבר.
כל תופעות מזג האוויר הללו שמבעבעות ונעות, למעשה תחומות במעין "תקרה" שמכונה סטרטוספירה.
כלומר, כל הרוחות הללו שמנסות לאזן את חוסר ההומוגניות בחימום הקרקע, נעות מגובה הקרקע, ועד בערך גובה של 15 ק"מ.
למה?
כי יש שכבה מעל הטרופוספירה, שנקראת סטרוספירה, והשכבה הזאת היא שכבה מאוד חמה, שמונעת מכל מה שמתרחש מתחתיה, להשפיע גבוה יותר מעל 15 ק"מ.
אך מדוע הסטרוספירה עצמה חמה כל-כך? עד כדי כך שהיא מהווה תקרה לכל הפעילות שמתחתיה בקרקע?
מה מחמם אותה? הרי שקרינת האור הנראה עוברת דרכה כאילו היתה שקופה.
מה שמחממם את השכבה הזאת, זאת קרינת האולטרה סגול.
קרינה זאת פוגעת בשכבת האוזון שנמצאת בגובה של 20-40 ק"מ מעל הקרקע, ובשל הפגיעה הזאת באוזון, נפלט חום רב.
לכן, גם בסטרטוספירה, שמקור חומה בכלל מתגובה כימית בין אוזון לקרינת אולטרה סגול, גם יש "איזורי אקלים".
האוזון בקו המשווה מקבל שטף גדול של קרינת אולטרה סגול, והקטבים מעט עד כלום.
ולכן הסטרטוספירה במשווה חמה מאוד, והסטרטוספירה בקוטב קרה.
וכמו בטרופוספירה הקרקעית, גם כאן חוסר האיזון בחום, מוביל ליצירת רוחות עזות, שנעות מקו המשווה לקוטב, כדי לנסות ולהגיע לשיווי משקל תרמלי.
הרוחות הללו, בהגיען לקוטב הצפוני, נעות בצורה של טבעת מסביב לקוטב הצפוני, במה שמכונה "הורטקס הפולארי".
האנרגיה מתנועת הסיבוב, כן מולכת מהסטרוספירה לטרופוספירה, ובכך יש ביכולתה לשלוט על הקור בקוטב בקרקע.
שכן, מצד אחד חום לא יכול לפעפע בין הסטרוספירה לטרופוספירה, אך תנע זוויתי בהחלט מועבר בין שכבה גבוהה זאת לטרופוספירה הנמוכה (וגם להפך למעשה, יש ממש תקשורת בין שתי השכבות הלכאורה מנותקות).
כעת נחזור לשמש והמחזור שלה.
בשיא מחזור השמש, אמרנו שההבדל באור הנראה הוא לכל היותר תוספת של 0.3% בשטף. ומכאן שאין אנו מצפים לשינוי משמעותי בשינוי האקלים בקרקע.
אך מה ההבדל בשטף השמש בתחום האוטרה סגול? התחום שמחמם את הסטרטוספירה?
כאן ההבדל מגיע לכמעט 3%! כלומר כמעט פי 10 יותר אנרגיה מאשר בתחום האור הנראה.
ובהתאמה, הרוחות הסטרוספריות מאוד רגישות לשינויים בפעילות השמש, שכן התדר שמחמם אותם, משתנה בצורה מאוד משמעותית בין שיא לשפל במחזור השמש.
ומכאן שגם הורטקס הפולארי בסטרוספירה, מתחזק מאוד בזמן שיא פעילות שמש, שכן הבדל הטמפ' בין המשווה לקוטב גדל בעוד 10% יותר, מאשר בשפל מחזור השמש.
ובגלל שההבדל הזה מועבר בתנע לטורפוספירה, ההבדל הזה משפיע על יכולת האוויר הקר בקרקע בקוטב להדרים.
כאשר השמש בשפל, הקרינה האולטרה סגולית חלשה, והורטקס הפולארי בסטרטוספירה נחלש, שכן יש ירידה של 10% בכמות הקרינה האולטרה סגולה.
החלשות הורטקס, מחלישה את כמות התנע הזוויתי שמועברת לטרופוספירה בקוטב, ומביא לכך שיותר אוויר קר יכול לנוע דרומה מקרקע הקוטב הצפוני לכיוון אירופה.
ולכן במהלך תקופות של עשרות שנים בהן השמש לא פעילה, הרבה אוויר קר יכול להדרים מהקוטב הצפוני לאירופה, ומוביל ל"תקופת קרח קטנה" שנמשכת במהלך המינימום המוארך הזה.
