地日距離對於保持地球平均溫度有多重要?

2020-12-04 天文在線

就地球的平均溫度而言,地球和太陽之間的距離可能是最不重要的因素。地球和太陽相隔大約約1.4億公裡,受橢圓軌道的偏心影響還會有大約483萬公裡的變化。但這只是地球和太陽之間實際距離的一小部分,因此不會引起明顯的平均溫度的變化(特別是考慮到季節的實際溫度變化)。

其次,地球的溫度還受其它因素的影響。如果基於能量平衡理論來計算地球上的平衡溫度,那麼你會發現它可以達到約-17.8℃左右,這是非常冷的。而地球在溫暖的約21.1℃,是由於其他因素,如溫室效應。人們普遍存在一種誤解,認為溫室效應是非常糟糕的。其實正是因為溫和的溫室效應,地球才能溫暖宜人。只有溫室效應逐漸劇烈時,它才成了一個令人擔憂的問題。而隨著大量的化石燃料的燃燒,我們正朝著溫室效應不受控制的問題邁進。

除了以上兩點,地球的地質活動同樣會影響平均溫度。舉例來說,在一次劇烈的火山噴發中,大量的火山灰和二氧化硫會被排放到大氣層。二氧化硫產生的火山灰和氣溶膠就會遮擋住太陽光,由此降低地球的溫度,隨之而來的便是「火山冬天」。比如菲律賓的皮納土波火山的噴發,導致全球氣溫下降2-3年!而影響地球氣候和溫度的另一個因素是太陽光度的變化。

所以,地日距離的大幅變化當然會影響地球上的平均溫度,(如果流浪地球真的發生了,那我們就得轉移地下取暖了)。 但(由於地球橢圓偏心軌道帶來的)小幅變化不會對溫度產生任何明顯的影響。

相關知識

火山冬天是一個關於全球氣候變化的理論,該理論認為火山爆發後產生大量的火山灰、硫酸、水等物質到大氣層中,提升地球對太陽的反照率,將太陽輻射大幅反照回地球外,導致全球氣溫下降。若要引起長期冷卻效應,主要取決於大量的硫化合物注入平流層,這些化合物經歷一系列反應後會產生硫酸,經過成核作用後形成氣溶膠。這些氣溶膠在平流層透過反射阻擋太陽輻射,還會吸收地表輻射來增溫平流層,使得地球表面溫度下降。近期顯示1991年皮納土波火山以及其他火山爆發生成的氣溶膠,已被證明有助於減緩人為造成的臭氧層破洞現象,不過產生的硫酸鹽同時也會減緩臭氧層修復。大氣升溫或降溫的變化,會引發對流層和平流層的循環現象。

皮納土波火山於1991年代最初噴發的情況。

天文單位

天文單位(縮寫的標準符號為AU,也寫成au、a.u.或ua)是天文學上的長度單位,曾以地球與太陽的平均距離定義。2012年8月,在中國北京舉行的國際天文學大會(IAU)第28屆全體會議上,天文學家以無記名投票的方式,把天文單位固定為149,597,870,700米。新的天文單位以米來定義,而米的定義來源於真空中的光速,也就是說,天文單位現在不再與地球與太陽的實際距離掛鈎,而且也不再受時間變化的影響(雖然天文單位最初的來源就是日地平均距離)。

儘管有所謂的黑滴效應使金星凌日的測量非常困難,但這種罕見的現象,長久以來仍是測量天文單位的最佳方法。

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    一提起冰河時代,人們首先想到的是溫度非常低,地球上的水都結冰。那麼,冰河時代的地球平均溫度到底低到哪種程度呢?一組科學家已經算出了最後一個冰河時代的溫度了,它出現在2萬年前,平均溫度大約為7.8攝氏度。我們知道,地球會吸收來自太陽的熱量,也會向太空輻射熱量。當這兩者達到平衡的時候,我們就可以算出地球的平均溫度。
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