假如地球南北翻轉會怎麼樣?

2020-09-10 新發現雜誌
想像一個和地球完全相同的星球,只不過南北極翻轉……應該沒什麼變化?這可不一定!

假如翻轉地球,使北極變南極,南極變北極,換言之,令北美洲、歐洲和北亞位於赤道以南,南美洲、非洲、澳大利亞、南極洲和南亞位於赤道以北。

如此一來,天空中肉眼可見的星星和星座將不再相同,比如法國人看不到大熊座了,卻能看到南十字座……也許有人會說:「這對日常生活沒什麼影響。」

話雖如此,但如果在這個顛倒的平行世界裡,人們可能會在出門時偶遇猛獁呢?難以置信吧?至於原因,且聽本文為你一一道來。

首先要明白,北半球接受的日照量多於南半球,因為北半球的春夏季更長。不信?或許有人會說:「當北半球處於夏季時,南半球處於冬季,反之亦然。既然每個季節是3個月長,那麼兩個半球接收的日照量應是一樣的。」

地球自轉軸傾斜是季節產生的原因。當北半球處於夏季時,太陽光幾乎直射地面且集中於一塊狹小區域(紅色箭頭處)。而在冬季 ,等量的太陽光傾斜入射卻分散於更大的陸地面積。單位面積上的日照量減少,因此氣溫比夏天低。

事實並非如此。日照量不對稱的原因在於,地球繞太陽運行的軌道並非圓形而是呈橢圓形。在這個運行軌道上,地球先慢慢靠近太陽,接著又逐漸遠離,且當它離太陽最近即處於近日點時,其轉速比在遠日點時要快996千米/時。

每年地球到達近日點時,北半球都處於冬季,因而北半球的秋冬比春夏要短暫一些,於是北半球比南半球每年多出5天的強光照日。然而在「顛倒」地球上,情況正好相反。

一隻快要停擺的陀螺

想必仍有人會感到不解:「這5天能改變什麼?」那就來看看地球的過去是怎樣的。地球的近日點並不是一直對應北半球冬季,它實際上隨時間而緩慢改變。這主要是因為地球的自轉軸並不固定:它在緩慢旋轉,描出一個圓錐面,類似於一隻即將停擺的陀螺的旋轉軸。

這種現象被稱為歲差(axial precession)。大約是2萬年前,地球的北極在1月時向太陽傾斜,北半球處於夏季。因此那時,北半球的春夏季節比較短暫。想明白猛獁為何會出現了嗎?

因為與北半球秋冬季相對應的軌道周長較短,公轉時間短。因此北半球的秋冬季比春夏季短1 。約 1 萬年後 2 ,由於歲差(即地球自轉軸旋轉的現象,類似於即將停擺的陀螺的旋轉軸),情況則完全相反:北半球的秋冬季比春夏季長3 。

並沒有?或許你認為,北半球沒有吸收的太陽能被南半球吸收了,因此整體不會給地球的氣候帶來任何改變。

但事實並非如此。對氣候影響更大的是擁有更多陸地的北半球(坐擁全球67%的陸地)。原因之一是冬季時,雪只能覆蓋陸地表面,因為海水的結冰點是-2℃,雪落到海面就會融化。因此北半球的冬季越長,陸地積雪也就越多。

然而冰雪像鏡子一樣反射大部分光線,而非將其吸收。因此整體而言,當陸地面積最大的半球冬季更長時,地球就處於更寒冷的時期(對我們而言是北半球,在「顛倒」地球上則是南半球)。目前北半球的冬季較短,因此氣候較熱,但在2萬年以前,冬季較長,地球反射更多的太陽能,因此那時處於冰川時期!

氣候影響因素多

實際上,除太陽外,還有許多因素也會影響地球的日照量和氣候。地球公轉軌道的形狀(偏心率)也隨時間改變:每10萬年從橢圓形漸變成圓形。當公轉軌道變為圓形時,四季等長,上述一切就不再成立了。

同樣地,如果地球自轉軸傾斜角度極小,四季也幾乎等長。但其實,這個傾斜角度也在變化。而且歷史上曾有過北半球冬季變短的時期,但這也沒能使氣候變暖,因為當時地球氣溫極低,陸地表面白雪皚皚,反射了額外光照。

不過,正是因為地球存在傾斜角,使北半球高緯度地區日照增多時,南半球地區日照就會相應減少。因此在顛倒的平行地球上,南半球2019年的日照量變化正好與我們的北半球相反。

顛倒地球「當下」的氣候條件近似於 1.5 萬年前的地球(圖示黃點):告別了漫長的冰川期,迎來升溫。

那裡目前的氣候狀況接近於約1.5萬年以前的地球。彼時,地球經歷了最後一次大冰川期,正開始回暖……因此,假如地球南北翻轉,我們或許還能遇見猛獁!

撰文 René Cuillierier

編譯 楊冉

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