|
从1961年开始 每年的3月23日 世界各国的气象工作者 都要围绕一个主题进行纪念和庆祝 近几年，气象这个东西越来越喜欢刷存在感。下面的这两张图你们应该不会陌生。   今天是第59个世界气象日，今年的主题为“太阳、地球与天气”，世界气象组织还配上了一个神奇画风的海报。。。   确定这不是《流浪地球》上映后设计的海报么？太阳内核迅速老化…… 咳咳，回到正题，太阳作为太阳系里最重要的天体，也是地球表面圈层几乎全部的能量来源，因而它对地球的天气与气候也有着根本性的影响。 今天地理君将从太阳本阳，太阳对天气、气候的影响三方面，分别介绍一些关于太阳与地球的冷知识。  你所不知道的太阳 01 在下太阳，算不上大佬 作为太阳系核心天体，太阳的质量占了太阳系总质量的约99.86%，大约是地球的33万倍，而体积约是地球的130万倍。也就是说在整个太阳系中，太阳是绝对的巨无霸，那么在银河系中呢？  作为一个恒星，它只是一颗中等质量的普通恒星，让我们看看它和其他星球的对比图。   银河系中有着1500亿颗左右的恒星，虽然我们无法判断太阳在银河系中算老几，但在太阳系周边10光年范围内，它也是较大的大佬（这一范围内只有天狼星的质量大于太阳），在半径2光年内的区域内，太阳的引力都占有优势。 02 吾来自旷古之星 从太阳光谱分析中，人类第一次发现了氦元素的存在，氦的英文名就来自于希腊语的“太阳”。 而除了氢和氦，太阳内部还有更重的如碳、氮、氧、铁等元素，但这些元素是太阳这样的恒星在当前无法通过核聚变合成的。实际上，和地球上这些元素一样，它们都是来自先前的大质量恒星进入生命后期时，发生的一系列重元素合成过程。  太阳系的形成和演化始于46亿年前一片巨大分子云中一小块的“引力坍缩”，但重元素的存在表明，分子云内不少物质都来源于更久远的恒星。可以说，我们都有来自旷古之星的散落与延续，也正是因为它们灿烂的毁灭，也才有了随后星火的新生。 03 我们看到的阳光可能产生于10万年前 我们都说看到的太阳是约8分钟前的太阳（日地距离约8.3光分），但实际上，我们看到的阳光，可能产生于10万年前。  这是因为，让太阳发光发热的核聚变反应发生在核心处。太阳半径约69.6万千米，核心处产生的光子想要到达太阳表面的大气层可不容易。 因为太阳内部是密度极高的等离子体，里面的粒子会碰撞乃至吸收掉这些光子并被激发，随后它们很快恢复到原先的基态并放出新的光子。  在比北京早高峰地铁拥挤N倍的太阳内部，经历这样的N次碰碰碰碰碰碰碰碰碰与吸收再发射后，光子终于来到了太阳表面密度较低的大气层，但此时的光子早已不是最开始核聚变产生的那个，而且时间也过去了约十万年。 04 约60亿年后，太阳才会变成红巨星 根据球学家《流浪地球》的假定，执行“流浪地球”计划的原因是太阳将在近期急剧衰老膨胀，并将发生氦闪等现象，地球气温将大幅上升甚至被吞没。 然而实际上，这是太阳脱离稳定的主序星阶段，演变成红巨星后才会发生的情形，要发生在约60亿年后。 不过早在氦闪发生之前约20亿年前（当前的40亿年后）的主序星后期，太阳发光强度就要比现在强约50%，届时地球平均气温可能高达60℃-300℃（不同模式模拟结果差异较大），届时全球海洋很可能已蒸发殆尽，至少已不适宜当前地球生物的生存。 太阳有点不安分 01 太阳突然想蹦迪 一般情况下，太阳都是个乖乖女，能稳定地给地球带来光和热。但太阳有时也会突然想蹦迪，这就诞生了太阳黑子、色球层的耀斑爆发与日珥等。 太阳身上大部分都是正经的地方， 而这些喜欢尬嗨的地方，被我们成为太阳活动区。 02 黑子，你往哪里跑！ 大家可能听过一首闽南歌叫做《爱拼才会赢》，里面有句歌词唱道：人生好比是海上的波浪，有时起，有时落。 和潮汐一样，太阳的活动也有它自己的周期。最为人所熟知的是约11年的活动周期，整个活动周期恰似一条抛物线，始于太阳活动的低谷期，达到峰值年份时太阳黑子等活动较为剧烈，随后再趋平静。 根据海尔定律，同一个太阳周期内的黑子磁极方向都是一致的，但相邻周期的相反。 此外，每一个周期初期的黑子，都会在太阳表面纬度较高的区域，随着周期推移不断接近太阳赤道，直到结束时基本在赤道区域活动。 因而在太阳活动低谷期（如当前），可以通过这两个特征确定黑子是属于哪一周期的活动。嗯，确认过眼神，是可以找到行踪的黑子。 03 不止原谅色，红橙黄绿蓝都是极光 红橙黄绿蓝，美丽的欧若拉，极光究竟为何具有这样纷繁多姿的颜色呢？ 原来这和极光中具体发生碰撞的气体粒子有关，其中最常见的原谅色绿色是来自氧原子的较高能量激发态恢复到基态时发出的光，而较低能级的激发态发出的光则为红色，至于蓝色则来自于氮分子或部分电离的氮分子。 04 木星算什么？ “道路千万条，安全第一条”，原来航天器在空中除了要抗拒木星的引力，还要提防来自太阳的威胁，高能量的粒子轰击航天器表面时会干扰其工作甚至将其损毁。 △NASA的帕克太阳探测器将“触摸”太阳 05 全球大停电？只需要一个响指！ 短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，如果发生战争或灾害，各种通信网络都会受到破坏，卫星也会受到攻击。 短波可能是最后的通讯保障，但如果遇上太阳发脾气，短波通讯被干扰甚至中断，那么神仙也没招了。 而在地面，太阳活动引发的强地磁暴，也会使得高纬度地区输电系统里出现较强感应电流而遭到破坏，这在30年前加拿大魁北克大停电事件中真实地发生过。 △中科院天文台无时无刻不在监视着太阳活动 太阳与气候的相爱相杀 01 小周期影响力纯属巧合 还记得中学地理课上学过的太阳活动周期吗？ 不记得？简单说，它又被称为太阳磁活动周期，是太阳黑子数及其他现象的一个准周期变化，大约11年为一个周期吧。 特别巧的是，根据气候统计结果看，部分地区的降水、气温等特征量存在11周年周期的变化。 于是人们理所当然的认为：太阳活动会影响到到达地球的太阳辐射量，这个驱动地球气候系统运转的根本能源发生了变化，也就影响了全球气候。 不过，根据卫星多年观测，在太阳活动11周年的太阳辐射能差异很小，对地球并没有什么卵用，大约只能将全球平均气温提高或降低0.1℃ 比起地球内部的气候因子，如太平洋上的厄尔尼诺事件对全球平均气温的影响，这幅度还是小了很多。 02 大周期影响地球云量 除了我们熟悉的11年小周期，其实太阳活动还存在大周期。 通过对近2万年来太阳活动的分析，可以发现太阳活动存在数百年到千年的相对活跃期和相对平静期，这就是太阳活动的大周期。 科学家认为，大周期对全球气温变化有一定的影响——活跃期气温相对偏高，平静期反之。 关于这个相关性，目前认可度较高的一种假说认为，太阳活动会影响到大气内凝结核的数量，而凝结核是形成云的重要基础，进一步会影响到全球总体的云量与地表接收到的太阳辐射能的多少，由此必然产生阴晴冷暖的巨大变化了。 03 人类活动对于全球升温速率影响更大 相比太阳活动造成的直接影响，地球自身因子造成接收到的太阳辐射能改变量更大，也会对气候造成明显影响： 地球自身的一些变化，如地球轨道参数，包括黄赤交角、轨道离心率等的变化，会间接改变留存在地球内的太阳辐射能的多寡，从而影响到气候的变化，导致数万年的冰期与间冰期交替。 而人类活动的影响，如温室气体的排放、对地表土地的改造，也会影响到地球大气与地表圈层对太阳辐射能的吸收，从而造成显著的气候变化。在19世纪中叶工业化水平显著提高以来，全球平均气温已经上升了约1℃，这一段时间内，人类活动对升温的贡献是最重要的，虽然当前温度不算高，但这样的升温速率和自然环境变化速度，是极为罕见的。 作为对地球影响最大的天体，自地球诞生以来，太阳就在漫长的洪荒岁月中，为地球带来光与热，影响着它的风雨晴空；也陪伴着这颗渺小的蓝色星球的成长，看着它的沧海桑田，看着它的冷暖沉浮。 现在，这颗蓝色星球上出现了发展出文明的生命，太阳在这漫长的等待中，除了地球反射的光，或许也第一次看到了来自地球的回望；而我们也会在对太阳的敬畏中继续认识太阳，认识这个世界，渺小而伟大地延续着文明的光。 话题 关于太阳和气象，你们有什么要说的？ - END - 撰文 / 风云梦远 编辑 / 小涵、jackie、干脆面 别错过 |
|
|
