四千年前地球北纬30°的气候推测（续1）现代气象学知识告诉我们，地球的气候与大气层有密切的关系。地球的表面有一圈大气层。大气层的垂直结构分五层：一是对流层（地面至天空 11千米左右）；二是平流层（离地表11千米至50千米）；三是中间层（离地表50千米至80千米）；四是游离层（离地表80千米至800千米）；五是外气层（离地表800千米以上）。如图1 在大气层中，对流层的活动和变化是最大的。原因是对流层不仅是大气最靠近地面的一层，而且是大气里密度最高的一层，蕴含了整个大气层约75%的质量，以及几乎所有的水蒸气及气溶胶（各种化学成分）。因此，对流层的活动对地球气候影响最大。 大气的对流层对地球气候的影响有如下几个特点： 1、大气温度随距离地面的高度增加而递减，平均每升高100米，大气温度降低0.65℃。为什么会这样呢？因为太阳能辐射到地球，首先由地表物质吸收，使地面加热，然后通过地面把热量传送给上层的大气。因此愈近地面的空气受热愈多，气温愈高，远离地面的大气温度逐渐降低。 2、对流层的空气有强烈的对流运动。这是由地面的性质（如山川、植被等）不同，使空气受热不均匀造成的。吸热比较多，比较暖的地面，空气会受热膨胀而上升；吸热比较少，比较冷的地方，空气会冷缩而下降。这就产生了大气的对流运动，形成风。 3、大气的成分十分复杂，而且多变。由于对流层集中了75％大气质量和90％以上的水汽，当地面受热不均匀，空气强烈运动时，就会形成对流状态，因而产生水相的变化，形成云、雨、雾、雪等各种天气现象。 4、大气的对流运动能促使高层大气和低层大气交换。随着高低层大气的交换，空气中的热量和水分就会发生传递，影响水相的变化。因此大气对流层的厚度，决定大气中的云、雨、雾、雪等气候现象的数量和质量。 5、大气对流层的厚度是由地面的受热程度决定的，地面吸收太阳辐射的热量越多，对流层的大气交换越强烈，对流层的厚度就越高。这就是热带地区对流层比较厚，寒带比较薄；夏季对流层比较厚，冬季比较薄的原因。 在目前地球黄赤交角（南北回归线）23°的情况下，地球赤道附近地区对流层厚度可达16-18千米，中纬度地区（南北纬23°-65°）约10-12千米，两极地区约7-8千米。 由此可以推断，在四千年前地球黄赤交角42°的情况下，在北纬30-40°之间，由于春夏两季有长达六个月180天的受热时间，因此估计大气对流层的厚度比现在大约厚5千米，即达到16-18千米。 现代科学研究表明，大气对流层的厚度与地面的大气压力成正比。这是由地心引力对地球表面的混和气体的作用力所决定的。因此地表压力最大，愈往高处压力愈小。在低层空气中每上升5500米，压力约减小一半。 根据这个气象学原理，估计四千年前的地球北纬30-40°区域地面的大气压力要比现在大一倍左右，大气的湿度也比现在大得多。因此，即使在海拔2000-3000米以上的高原地区，常年大气的温度和湿度都比现在高很多，生物的高原反应比现在小得多。 如果地球南北回归线是42°，与现在23°的地球接受太阳辐射受热的情况是不同的，北纬23°区域内大多是海洋，北纬30-40°区域大部分是陆地，春夏两季有长达180天的太阳光直射，大地吸收的热量相当大。 如果加上这一广阔的区域复杂的山川地貌，山高谷低，海拔高度差异很大，会造成地面受热很不均匀的情况，估计当时大气的对流运动会非常活跃，大气交流十分强烈。 在大气热力和动力条件都十分充分的情况下，对流云系的发育和聚集十分有利，形成巨大云团的可能性很高。因此，这一区域的春夏三季经常处于高温湿润状态，会是十分多雨的天气。如图2 综合以上分析，四千年前春夏秋冬四时六季的气候变化是非常明显的。比如夏季，虽然时间比较长，但北纬30-40°区域具有热带气候的特点，雨水比较多，出现酷热的极端气温的可能性相对较小。 夏天的天气变化会很有规律。在一天之中，经常会出现这样的天气：清晨，天气晴朗，凉爽宜人；临近午间，天空中的积雨云强烈发展，变浓变厚；午后天空乌云密布，雷声隆隆，暴雨倾盆而下，降雨一直持续到黄昏。 冬天与夏天相对应，太阳直射在南半球，北纬30-40°区域吸收的太阳光很少，气候比较寒冷，大部分地区会被冰雪覆盖。由于冬天时间比较长，冰雪的厚度可能比现在大得多，不适宜野外活动，人们只能呆在室内，有利于静养。 春秋两季的时间相对现在短了一个月，但气候可能更加舒适宜人。 总的来说，当时北纬30-40°区域一年四时六季的气候趋于中性，比现在的气候温和，极端恶劣的天气比较少，无论是高山或是平原，南半球、北半球的广大陆地都适合生物生活。 （待续） 图1，大气层的结构（图片来源：网上搜索） 图2，水循环示意图（图片来源：网上搜索） |
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