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地球將進入小冰河期 因為太陽要變“冷美人”?
2018-03-22 07:36:49 來源: 科技日報
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  太陽黑子的數目,每天都會被人類記載下來,這個數據可以追溯到十七世紀望遠鏡出現時。最近美國國家航空航天局(NASA)通過近地望遠鏡發現,太陽黑子數為“零”的記載可以連著幾天,甚至幾個星期。

  觀天象,預未來,因此有報道指出,這意味著太陽活動減少到了最低點,太陽會變成“白太陽”,地球溫度將普遍降低,“小冰河時期”即將到來,到2020年左右,地球“凜冬將至”。

  那麼,熱情的太陽是不是就此要變成“冷美人”?電影《冰河世紀》中描述的場景是不是要走進現實?

  黑子,太陽的“微表情”

  右肩微聳表示説謊、眼睛向左看表示回憶、雙手抱肩表示心理防衛……這些人類的“微表情”一度成為人們熱衷的“讀心”方法。人類也利用太陽的“微表情”推測太陽內部的活動,黑子就是太陽的“微表情”之一,此外還有耀斑、譜斑等。

  “黑子的出現,是太陽磁場的反映,”深圳市天文臺鄭建川博士介紹,“強磁場‘吸住’太陽內部能量向外傳遞,如果強磁場到了太陽表面,就表現為黑子。”在天文學者的眼中,太陽從來不是安靜的。

  “黑子一般成群結對出現,由于位置不同,分為前導黑子和後隨黑子,它們的磁極性相反,如同磁鐵。”鄭建川説,天文臺對太陽黑子進行常年觀測,例如,NASA在2010年發射的太陽動力學天文臺(SDO),通過多波段成像設備對太陽進行高空間分辨率和高時間分辨率的觀測,給天文學家提供了海量的觀測數據來預測未來。

  黑子的實質是太陽磁場的變化,為了解釋太陽磁場的起源、特徵和他們之間的作用以及在太陽活動周期過程中的變化,科學家提出了太陽發電機理論。

  國家天文臺學者姜傑、汪景琇的綜述性論文中講到,以前人們對太陽內部的動力學結構知之甚少,為了建立與觀測結果一致的模型,會有很多假設,這些假設可能不著邊際,後來日震學技術的發展,使得人們對太陽光球層下的結構有了更多的認識,模型也越來越靠譜。

  發電機理論的不斷修正與完善,是為了使得太陽的“微表情”與“無法觀測到的內部活動”能獲得最大程度的匹配,並最終能做到預報太陽活動。

  “讀心”,目前做不到

  但理想中的準確方程目前還沒有出現。中科院國家天文臺太陽活動預報組首席研究員王華寧介紹,“關于太陽活動的推測,一直是天文學者關注和研究的課題,但還無法做到精確預測和準確預報,由此預測地球未來的氣候更有相當難度。”

  自十七世紀望遠鏡出現之後,人們通過記錄和測算,發現黑子數目呈現平均11年左右的變化周期,並將由1755年開始的黑子周期作為第一個太陽活動周。“現在我們正處在第24個太陽活動周,太陽活動是所有活動周中相對較小的,”鄭建川介紹,“目前有論文預測下一個周期太陽黑子將減少,也不乏預測會增多的論文,盡管結論不同,論文的論證過程都是嚴謹而有依據的。”

  鄭建川提供的若幹篇學術文章顯示,不同研究的預測結論從嚴格意義上並不相同。“Gopalswamy等人的這篇文章預言即將到來的第25個太陽周太陽活動會更弱一些,”鄭建川解釋,“Caneron等人的這篇文章預測第25個太陽周是一個溫和的太陽周,太陽活動不會比現在高很多,基本相當。他們利用表面通量輸運模型,輸入參數進行模擬,得出未來數據。”

  “還有學者是通過對宇宙中類太陽恒星的統計分析,進行推理的。”王華寧介紹,近期有學者通過對類太陽的生命歷程統計,預測太陽的紫外流量未來可能減小7%,然而這一科學研究卻出現了烏龍報道,被誤報成“太陽溫度將降低7%”,兩者是完全不同的,後者將會對地球造成很大的影響,“科學家的論文研究是沒有問題的,就怕解讀有誤”。

  “對即將到來的第25個活動周,學界一致認為將是個溫和周,太陽活動確實不劇烈,但究竟是什麼情況,對地球會産生怎樣的影響,還得真正到那個時間再觀察。”王華寧強調,推測和預報完全是兩回事,前者是嚴肅的基礎研究,而後者更注重結果以及準確率。無論如何,人類不僅要關注太陽劇烈活動對地球環境産生的影響,也要關注太陽活動極小時地球環境會出現何種反應。“將新模型與預報太陽活動聯係起來的工作仍舊需要持續的支持和推進。”

  變冷,仍缺乏依據

  太陽將持續溫和,那地球會不會感到冷?

  持肯定答案的人,最有利的佐證來自明朝末期。“那段時間有將近百年太陽上極少看到黑子,也確實發生了氣候變冷的現象,當時農歷十月份,大運河揚州段就封凍了。”王華寧説,這也是諸多專家相信下一個黑子極小期也會出現“小冰期”的依據。

  “那時天氣非常寒冷,泰晤士河結冰了,這個證據是通過油畫觀察到的。”鄭建川表示,十九世紀下半葉,天文學家從百余年的太陽黑子記錄中發現了1645年至1715年無黑子的超長70年,提出可能存在超長極小期,後通過史實考究、放射性碳同位素的測定等逐步確定存在這樣一段氣候異常期,被命名為“蒙德極小期”。

  “極小期的黑子數據並不詳盡,不能與近一段時期的黑子數據進行比對,而黑子為零的情況持續多久才會造成對地球氣候的影響等問題也不得而知。”王華寧説。此外,2014年10月下旬,太陽的可見日面上出現了24年以來的最大黑子群;2017年9月出現了近十年來最大的太陽耀斑,呈現出最劇烈的太陽活動……這些異常豐富的太陽活動“微表情”又與太陽溫和的預測似乎存在矛盾。

  退一步講,即便地球接受到來自太陽的熱量減少,但減少到多少才會發生不可“緩衝”的效果,地球自身的變化又會呈現什麼狀況,這都是非常復雜的推理過程。中科院國家天文臺客座研究員卞毓麟此前接受採訪時表示,“日地關係是一個很復雜的問題,沒有證據表明,黑子多了,地球當年的溫度就升高。”

  可見,太陽能量和氣候變化並不是簡單的線性關係,比一團火與一只球的關係復雜太多。以太平洋地區為例,來自美國國家大氣研究中心的研究認為太陽活動高峰期(加熱)導致水分蒸發加劇,卻會導致東太平洋地區降溫。之後一兩年有可能會引起拉尼娜(海水變冷)或厄爾尼諾(海水變暖)現象,冷暖或許會有區域上的巨大差別。

  在時間跨度上,“氣候變冷變暖需要長時間尺度的統計判斷,不能依據某個短時期內的氣溫變化來做論斷。”清華大學地球係統科學係副教授蔡聞佳説。她認為,就氣候變化經濟學而言,目前全球95%的科學家支持氣候變暖這個科學判斷,人類活動對氣候的影響是毋庸置疑的。

  王華寧也認為,科學研究本就是探討人類的未知世界,太陽活動變化對人類經濟、政治方面的影響同樣需要加強研究,以期未來可以摸清太陽的“秉性”,擁有預報的能力。(本報記者 張佳星)

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【糾錯】 責任編輯: 馮文雅
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