本文參加百家號科學#了不起的自然氣象#系列徵文
太陽會有休眠期嗎?這是一個問題,因為有很多新聞喜歡標題黨或者斷章取義吸引眼球,搞得圍觀群眾真假難辨,我們先解決下這個問題才能繼續下文的討論。
太陽存在休眠期嗎?
太陽是一顆恆星,它遵循恆星的發展規律,從赫羅圖上我們可以發現太陽仍然是一顆主序星,而且它將繼續在主序帶上存在數十億年。從主序星這個定義中我們可以了解到,只是恆星一生中最穩定,也是時間最久的那個階段!
在太陽內核大約四分之一半徑內,太陽的質子鏈反應正在發生,太陽巨大的質量產生的引力勢能條件下,氫的同位素氕正聚變成氘,曾經有科學家認為以太陽的質量不可能讓氕聚變,但後來量子力學發現的隧穿效應解決了太陽這個尷尬的難題,但無論如何,太陽內部的聚變正在源源不斷地發生!
太陽會休眠嗎?完全不會,只要太陽內核還有氫元素,那麼聚變就一刻不停?那麼它會耗盡嗎?肯定會,但耗盡後太陽將進入下一個階段,也就是脫離主序星後的紅巨星,在這個階段太陽可不是休眠了,而是更暴躁,因為氫元素耗盡,內核沒有熱壓力而收縮,原本被輻射層擋在外部氫元素會補充進來,在更高溫的條件下聚變速度更快,能量更充足,這會有兩個結果,前者熱壓力更高,導致太陽膨脹成紅巨星,後者氦廢料更多,將會導致內核質量增加達到氦元素聚變條件。
此時內核氦元素已經達到了簡併態,聚變後並不能根據熱壓力調節,將會經歷短暫而又劇烈的失控核聚變過程,這就是氦閃。
之後太陽會反覆經歷這個收縮、氦閃的階段,一直到外殼脫離成為行星狀星雲,太陽正式死亡,在太陽這一生中,沒有休眠時間,只有正常發光-膨脹-狂暴-最後死亡成為白矮星!
所謂的太陽休眠期是怎麼樣的?
冰川期是怎麼發生的?其實到現在為止仍然難有統一的說法,大都解釋為多個因素的綜合影響,即使是距離現代最近的「明清小冰期」意見上也難以統一,明清小冰期指的是從17世紀開始到20世紀初期結束的一段寒冷期,包括歐洲,整個北半球溫度下降,而冬季降雪線南移的一個時期!在這個時期有在歐洲已經有了比較完整的天文特別是太陽的觀測記錄,得以讓我們從中猜測發生的原因。
蒙德極小期
在太陽黑子周期觀測中,有一個11年的規律,這大家都知道,因為在二十一世紀初曾經科普過這個黑子周期,所以可能大媽都知道。但太陽活動還有一個長周期,從1600年有數據觀測以來,並沒有明顯的周期出現,但有太陽黑子活動偏少的時間段,其中最著名的就是太陽學家愛德華·沃爾特·蒙德收集整理的1645-1715年間,太陽黑子非常少見,因此這個時間段就以他的名字來命名。
所以蒙德極小期並不是一個太陽活動的名字,而是不同黑子活動周期的統計時間段,上圖為各個統計的時間段各位可以參考。
太陽黑子數、英格蘭中部溫度與ipcc的北半球溫度重建比較,大致上吻合程度還是比較高。
火山噴發影響
另外有學者認為「明清小冰期」的概括並不充分,因為同期北半球許多地區也出現了暖冬的跡象,不過也有學者指出,這和熱帶溫暖海水影響的大氣環流有關,而各地出現的整體寒流影響是顯而易見的。也有相關持反對意見的認為,並非只有太陽影響,同期的火山活動更是致命推手。
從這個時間節點上來看似乎也比較吻合,因為大量火山灰進入環流後會導致陽光無法到達地面,地球獲得的總輻射能下降,似乎有充足的理由。
未來會出現冰川期嗎?人類如何應對?
上文已經說明,冰川期的出現是綜合因素導致的結果,可能局部比如火山噴發+太陽活動低潮期會產生傳說中的小冰期,但真正的冰川期從理論上來看仍然需要更多的證據,比如:
大型地質活動,暴露出來的巖層會吸收大量二氧化碳等導致溫室效應下降
或者米蘭科維奇循環(塞爾維亞的地球物理學家兼天文學家米盧廷·米蘭科維奇的氣候變化理論,他認為地球的軌道傾角與進動影響地球氣候)
或者地質運動導致洋流改變方向等
除了地球本身的因素其他則是太陽活動影響
不過所有的可能都不太可能在短期內發生,
地質史上最近150萬年來的冰期/間冰期時間對比,期間從4萬年縮短為1萬年,最近的冰期發生在1萬2千年以前,人類已經學會禦寒,因此並沒有在地球上消失。不過根據間冰期,似乎下一個冰川期即將到來?
我們相信現代人更不可能出現大規模的滅絕事件,不過冰期有一個問題必須要面對,即氣溫下降可能導致農作物大量減產,而地球大量人口所需的糧食無法保證,這才是人類要面對的直接問題。