未來地球是變暖還是變冷？人類還會迎來冰河時期嗎？

現在我們的地球表面2/3的面積被海水覆蓋，不去地球的兩極我們很難在地球上的其他地方看到常年被冰雪覆蓋的場景；

而且由於自18世紀人類工業時代以來，由於人類向大氣中排放了大量的可以吸收長波紅外線的氣體，如二氧化碳、甲烷、水蒸氣，這些氣體像一層層厚厚的棉被一樣被覆蓋在了地球的表面；

導致了全球平均氣溫一直在升溫，兩極的冰蓋退化、高山冰川融化、北極凍土層解凍、海洋酸化等一系列環境問題，溫室效應已經成為了人類面臨的最大挑戰，甚至在未來還會影響人類的生存。

但我們也知道在地球的歷史上也經歷過周期性冰河時期，在冰河時期地球兩極的冰蓋會一直延伸到低緯度地球，甚至是赤道附近，地球宛如一個大冰球。

所以影響地球溫度的並非人類排放溫室氣體一種效應，地球在太陽系中的軌道運動也會周期性的影響地球的溫度；

那麼問題是，在未來地球的溫度會不會因為地球相對於太陽的軌道變化出現降溫，甚至是人類未來會迎來冰河時期？

換句話說，到底是人類排放的溫室效應對地球溫度影響大？還是地球軌道參數周期性的變化對地球溫度的影響大？

確實，如果沒有人類的存在，地球表面的溫度只會隨著地球相對於太陽軌道參數的變化而變化。而這種變化也確實會導致地球在一定的周期內進入冰河時期，全球被冰雪覆蓋。

現在我們知道地球繞太陽運動的公轉軌道是一個橢圓，偏心率只有0.017，可以說非常接近圓形，且地球還在每時每刻繞著自己的自轉軸旋轉，軸向傾斜23.5度。

目前地球四季變化主要是由地軸的傾角導致的，例如在北半球的夏季，地球在公轉軌道的運動會導致北半球朝向太陽，夏至時分太陽會完全直射到北回歸線；

在北半球的冬季，以上的情況就剛好相反，春季和秋季的時候，地球在公轉軌道上的位置就導致了太陽會直射赤道。

這就是地球四季變化的原因，但是以上的情況並非一直都是這樣，也就是說地球的軌道參數會隨著時間發生變化。

這種變化來自於太陽和月球，以及木星和土星的引力對地球軌道的影響，主要有三個比較大的方面：

首先是我們熟悉的歲差，也就是地球自轉軸的進動，它不是一直指向一個方向，而是像陀螺的軸一樣旋轉；

其次就是地球軸向傾斜的角度，現在是23.5度，但這個角度會發生微小的改變；

最後就是地球繞太陽公轉軌道的偏心率會發生變化，導致軌道形狀的變化。

這三個因素對地球溫度會造成最大的影響，也是地球周期性進入冰河時期的主要因素。

歲差

上面說了歲差就是地球自轉軸的旋轉導致的，這個旋轉的幅度在每一年的時間內會非常小，但是也會帶來微小的變化；

由於節氣上的兩個分點和至點分別是地軸垂直與地球與太陽連線的位置；以及地軸指向地球與太陽連線的的方向。

這就造成恆星年和回歸年之間會相差了大約20分鐘，

恆星年就是地球繞太陽一圈所用的時間為365日6時9分10秒，而回歸年的就是地球從今年的春分點到下一次春分點所需要的時間為365天5小時48分46秒。

這就是為什麼我們會在曆法中定期在每年加入閏日的原因，未來抵消兩者之間的差異。

而地球地軸的轉動原因是由兩個效應疊加導致的：

其中之一就是月球和太陽引力導致的地球進動，這個效應導致地軸轉一圈的周期為25771年；另外一個因素是地球公轉軌道近日點的進動也就是拱線進動；

主要是由木星和土星的引力導致的，這個效應也會造成地軸朝相同的方向進動，周期為112000年；

兩個效應疊加起來，地軸進動一圈的周期為23000年。所以說地軸的指向會發生改變，所以我們心目中的北極星也會發生改變，大約再過個13000年織女星就成為了我們的北極星。

但是這個地軸的進動只會造成季節性的溫度變化，也就是使得北半球或者南半球的溫度在夏季的時候更熱，或者在冬季的時候更冷，在整體上或者在長周期內不會影響地球的溫度變化。

所以說自轉軸的進動並非地球進入冰河時期的主要原因，也不能抵消由人類造成的溫室效應。

軸向傾斜

我們地球高緯度地區全年溫度的變化得益於地球23.5度的自轉軸傾角，在地球公轉的過程中這個傾角會讓太陽光直射的緯度發生變化，也就帶來的各個地方溫度的變化。

但是地球的這個自轉軸傾角也並非一直固定，它會在22.1度和24.5度之間來回波動，周期為41000年。

這個角度差非常小只有2.4度，而火星雖然現在的地軸傾角與地球相當，但是它的傾角波動範圍是地球的10倍。

原因是地球有月球，可以很大程度的保證地球的自轉軸傾角穩定。就像是一個走鋼絲的極限運動員拿著一個平衡杆一樣，而火星就沒有這麼大的衛星。

雖然軸向傾角的變化不會影響到地球在一年的範圍內接受到太陽光的總能量，但是軸向傾角的變化確實會非常大的影響到地球高緯度地區在一年中接收到的太陽光能量；

這個道理其實很簡單，你看，當軸向傾角小的時候太陽光一年的時間內大部分會直射在低緯度地方，當軸向傾角大的時候，地球兩極就會有更多的時間被太陽光照射；

因此較大的軸向傾角就會使得地球兩極的冰川快速退化，而較小的軸向傾角，就會導致地球的兩極更冷，冰川會一直往低緯度延伸；

整個地球就會積累大面積的冰蓋，這些冰蓋又會反射更多的太陽光使得地球溫度更冷，這其實就是地球周期性進入冰河時期的主要原因。

目前我們地球地軸的傾角介於最大值和最小值之間，並且在往後的日子中會一直減小，科學家預計我們將在10000年以後迎來地軸傾角最小值。

所以如果沒有人類的話，地球在未來也就是1到2萬年間會再次經歷非常寒冷的時期，主要是高緯度地區不管是冬天還是夏天都會變冷，南北極的冰川會一直往下延伸。

但這個效應能夠抵消人類對地球的印象嗎？這個後面再說。

地球軌道偏心率

地球的軌道偏心率雖然很小，非常接近正圓形，但是這個形狀也不是固定不變的，受到太陽系中其他行星引力的影響，地球軌道的偏心率也在周期性的變化，這個變化的周期大約分為兩種：

以十萬年為一個周期地球的軌道偏心率會從0（正圓）變化到一個較大的偏心率；每四十萬年地球軌道的偏心率會迎來一個極大值為0.07。

目前我們地球軌道的偏心率為0.017，這個值非常小，所以近日點和遠日點距離相差不大，只有3.4%，接收到的太陽輻射強度差異為7%。

因此地球近日點和遠日點對地球氣溫的變化不大，並不是地球四季變化的主要原因。

而相比較來說，火星就不一樣了，它的偏心率為0.09，這就造成了火星四季的變化實際上跟近日點和遠日點有關，而不是它的軸向傾斜。

當地球偏心率達到極大的0.07時，近日點和遠日點接受到的輻射能量差異會增加到23%，這個時候地球的四季變化可能會被跟太陽的距離所主導。

軌道偏心率除了會在未來影響地球四季的變化以外，一個唯一一個能夠影響到地球全年接收到太陽總能量的因素。

我們認為地球軌道偏心率越大，全年接受到的太陽光總能量越高，但是這個效應依然很小，假如說最大的偏心率接收到的太陽總能量是1，那麼地球的圓形軌道接收到的能量就是0.9975。

可以說變化不大，不足以影響地球的整體環境。

以上的所有因素在人類給地球造成的影響面前都是微不足道的，基本上從上世紀初開始，全球的平均氣溫增加了1度，這隻有短短的100年的時間。

而以上能夠讓地球降溫的因素作用時間都是數萬到數十萬年的時間，如果按照目前這樣百年大約1度的溫度上升，沒有任何自然因素能讓地球涼下來。

你看，軌道偏心率從0到最大需要40萬年的時間，帶來的太陽能量總變化只有微不足道的0.014%，上面我們所說的主要導致地球周期性進入冰河時期的軸向傾斜，每年只能夠將兩極能量的0.0002%轉移到赤道，且周期為4萬年；

太陽黑子11年的周期會導致太陽進入所謂的極小期，也就是太陽光度周期性的變化，但這個能量變化只有0.08%，與人類造成的全球升溫相比也是相形見絀。

所以只有人類存在的一天，地球溫度都會上升，至於上升的速度是否會減緩，這就要看人類對溫室氣體的控制了。

未來我們也不會再看到地球進入冰河時期。除非人類消失。