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地球總是一驚一乍的,今天小行星到來了,明天「奧陌陌」好像是外星戰艦,要不就溫室效應,現在又來小冰期,這是要玩冰火兩重天嗎?不管怎麼樣,太陽進入極小期,有一件事是肯定的,媽媽不會再給我轉發太陽磁暴的信息,告訴我今天不能玩手機,關掉所有家用電器。說歸說,我還得繼續科學地、通俗的解釋一下,極小期、黑子、冰河世紀,都是什麼?它們是否有關聯呢?
太陽風暴
年級較大的同學肯定都經歷過1989年的一件大事,在那年3月13日,地球似乎被一種外來的神秘力量籠罩了。上方衛星突然失靈、失控、改變軌道;高空飛機導航錯亂,輻射量超標;地面無線電信號、雷達、輪船導航全面崩潰;大量地區突然停電,電廠大量設備報廢;
這是磁暴現象,它來源於太陽噴出的大量高速帶電粒子流,也就是太陽風。一般情況下,地球的磁場會幫我們抵禦這些帶電粒子流。然而,有些時候這些風會非常強烈,以至於出現上述那些現象,這樣的大風叫太陽風暴,太陽風暴來源於太陽表面大量太陽黑子劇烈爆發。
圖:太陽風與地球磁場作用下形成極光
實際上,大家不必太過於擔心,因為這樣風暴是有周期性的,並且這樣的風暴也不一定能精準地瞄準地球,大多與我們擦身而過。
太陽黑子
圖:太陽黑子
太陽風暴的罪魁禍首是太陽黑子是太陽表面的黑斑。這並不是太陽表面髒了,只是因為該區域的溫度相對其他區域較低,所以亮度較低。雖然它叫黑子,但一個中等大小的黑子可以媲美地球大小。
圖:太陽耀斑
平時幾個小黑子對我們構不成威脅,一般它們也不會單獨行動,當大量太陽黑子出現說明太陽的活動較為劇烈,即將達到爆發的閾值。當達到極點,一般會伴隨出現耀眼的光斑。耀斑的亮度奇高,蘊含巨大的能量,由於太陽大氣層(日冕)離核心較遠,引力較為薄弱,大量的高溫帶電物質就會因為巨大的能量被甩出去,形成太陽風暴,奔向四面八方。
一開始很多物理大咖並不認為地球的磁暴現象是太陽引起的,因為太陽離地球太遠了。而找到真兇的線索是因為太陽有一年連續作案,被抓了個現行。在1886年,天文學家發現4次磁暴現象,而且每次都正好相隔27天。天文學家立馬想到了太陽自轉一圈對於地球來說是24天,當太陽轉一圈回來,地球因為公轉已經不在原地,需要再經過3天,原來太陽表面的活躍區域才能繼續朝向地球,所以每隔27天,太陽風就給地球來一下子,這四下子就被聯繫到一塊去了。
圖:太陽黑子記錄
對於太陽黑子與太陽活躍的現象,人類很早就有記載,通過數據我們可以大致判斷,每隔11年,它會在一定期間內異常活躍,爆發大規模風暴。上一次是在2012年,那次風暴威力巨大,大家之所以沒有印象是因為太陽打得太偏了。
圖:地球磁場
科學家在判斷星球是否宜居磁場是一個很大的因素,磁場可以防止太陽風落到星球表面。如果沒有磁場,太陽風中的帶電粒子流會電解星球的水,形成氫氣和氧氣,而太陽風又能把這些氣體吹走,日積月累的循環下去,星球就會失去大氣和水,火星就是這麼被吹乾的。
圖:太陽磁場
太陽黑子的形成和太陽的磁場也有很大的關係,太陽磁場並沒有地球那麼均勻,有序,而是無比凌亂,如果一團亂麻,並且不穩定。每隔11年,太陽的磁場就會顛倒一次,太陽黑子的數量也會隨之在不規則的11年周期中快速地上升,然後緩緩地下降。
當這種周期性也不是固定的,有時候也會出現長周期變化,例如1900-1960年,太陽極大期的黑子數量逐漸上漲。1960年至今,則處於下降趨勢,但即使是這樣,在過去的數十年,太陽黑子的活動也明顯的高於過去平均的值,所以冰期的問題不用太擔心。
太陽極小期與冰期
圖:休倫大冰期,雪球地球假說
太陽活動進入極小期通俗來說就是太陽比較穩定,沒有那麼活躍,但是要達到冰期(冰河世紀)的鼎盛時期,還是遠遠不夠的,至多是個小冰期。太陽輻射的強弱雖然是關鍵因素,但也只是外部因素,在陽光進入到地表之前本身就已經被大氣層篩去一輪了。
主要的因素還是看地球本身對陽光的阻隔作用,例如火山頻繁爆發,火山灰進入大氣層阻擋直射地表。溫室氣體大量減少,目前來看這些可能性都是不存在的。對比太陽黑子記錄與兩千年來的溫度變化曲線,我們的確可以看出之間有些關聯。
圖:小冰期
圖:黑子記錄
我們可以發現在溫度數據的較低處與太陽黑子活動的較小的曲線相吻合,溫度曲線中出現了4次低谷,這是近兩年來,4次地球溫度較低的時期,並且對應上了太陽黑子記錄中的4次低谷,也就是太陽活動的極小期。
圖:4個寒冷時期
由此看來,如果不考慮目前地球溫室效應,或許在太陽活動進入極小期時,地球也會迎來低溫。
圖:近年來太陽黑子活動記錄
總結
實際上目前地球還處於正常狀態,冰期出現的可能性不大,同時地球還面臨著溫室效應增強的影響。科學家認為在未來的5~6個周期內,或許地球上會逐漸出現某些區域溫度較低,一些區域溫度反而更溫暖的情況,但這只是相對來說,並不會出現非常大的差異,因此該吃吃該喝喝。