太陽將現400年一次的異常低溫
科學家發現,太陽的黑子活動正在減少,磁場正在減弱,紫外輻射水平也在下降,在為期400年的活動周期內即將出現一次冷卻現象;但是,太陽的這種冷卻現象卻不能停止地球的氣候變暖情況。
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加利福尼亞大學聖地亞哥分校的科學家研究發現,太陽的太陽黑子活動正在減少,太陽磁場正在減弱,紫外輻射水平也在下降。太陽給地球帶來生命,它在為期400年的活動周期內即將出現一次冷卻現象,但是,太陽的這種冷卻現象卻不能緩解地球正在發生氣候變化情況。
太陽輻射指太陽以電磁波的形式向外傳遞的能量,是指太陽向宇宙空間發射的電磁波和粒子流。太陽輻射所傳遞的能量,稱太陽輻射能。地球所接受到的太陽輻射能量雖然僅為太陽向宇宙空間放射的總輻射能量的二十二億分之一,但卻是地球大氣運動的主要能量源泉,也是地球光熱能的主要來源。
太陽還存在一個為期11年的冷熱變化周期,現在,太陽正走向輻射輸出的最低值,這會導致地球溫度下降零點幾攝氏度,攪亂地球的氣候模式,人們將面臨冷夏、嚴冬以及糧食種植季節縮短的威脅。
德國科學家塞瑟爾·海因里希·施瓦布從1826年到1843年,每天仔細觀察太陽表面,記錄太陽上的黑子數,經過17年間的長期艱辛觀測,他於1843年發表了一篇題為《1843年間的太陽觀測》的論文,文章指出:「太陽的年平均黑子數具有周期性的變化,變化的周期約十年」。
時任伯爾尼天文台台長的魯道夫·沃爾夫讀了施瓦布的論文後,開始用望遠鏡觀測太陽黑子。除進行觀測以外,他還搜集整理了此前的太陽黑子觀測資料,其中包括伽利略及其同時代觀測者留下的資料。沃爾夫經過幾年的仔細觀測和精心的資料整理,發現太陽黑子數變化周期平均為11.1年。觀測到的最短黑子周期為9年,最長黑子周期為14年。不同周期之間和太陽黑子數的變化也非常明顯。到1852年他還發現地磁活動和極光與太陽活動有關。沃爾夫提出,將太陽黑子數從一個極小到另一個極小之間的事件定為一個周期,並將1755年之1766年的周期定為第一個太陽活動周期。
等到了2050年,我們的太陽將會出現異常的低溫現象。這就是科學家所命名的太陽輻射最低值,這個科學名詞的含義是,太陽在11年的冷熱周期中出現了異乎尋常的極低溫度。
太陽在冷熱周期過程中,其暴虐的太陽核心將會在狂暴和平靜中反覆循環:
在太陽出現極大值時,太陽核心的核聚變會在太陽沸騰的表面形成高聳的磁場圈,噴發出更為強烈的紫外輻射,形成更多的太陽黑子和耀斑。
太陽活動較為平靜時,太陽表面會顯得較為安靜。太陽放射的紫外幅射也會減少。
目前,科學家正在搜尋著天空,查閱著歷史,他們想要在目前的太陽活動周期中發現更為長期的太陽活動循環過程。
太陽沸騰表面的磁場圈
科學家研究發現,每經過400年的時間,太陽就會經歷一次極為特殊的低溫現象。
太陽輻射最低值
科學家研究發現,太陽在十七世紀出現過一次特殊的低溫時期,這一發現給研究工作提供了一些指導和幫助。
太陽在1645和1715年之間出現過一次極低溫度時期,導致全球氣溫驟降,這一時期被稱為「蒙德極小期」。
蒙德極小期指的是1645年至1715年左右的一段時期。當時的觀測者注意到太陽黑子非常罕見,太陽學家愛德華·沃爾特·蒙德在研究那段時期的記錄資料時,發現這段期間的太陽黑子非常稀少,因此以他的名字來命名。
蒙德極小期同目前所熟知的太陽活動周期性觀念有矛盾,因而也涉及對太陽活動規律和物理機制以及日地關係物理本質的認識。目前,對蒙德極小期究竟是否存在,爭論頗大。但在1970年代對歷史資料的新研究和樹木年輪中放射性碳-14數量的分析,完全消除了這些懷疑,研究表明,17世紀後半葉,太陽確實是平靜的。
在這一時期,英國泰晤士河的河水每個冬天都會結冰。波羅的海覆蓋著冰層,導致瑞典軍隊無法穿越波羅的海參與1658年對丹麥的侵略戰爭。
但是,這種太陽導致的低溫現象也存在著一些異常情況。當時的氣候模式受到了干擾,導致阿拉斯加及格陵蘭地區出現了高溫情況。
國際紫外探測衛星對太陽的短波觀測
科學家對太陽系附近類似於太陽的恆星進行了觀測研究,還向太空發射了國際紫外探測衛星收集觀測數據,科學家將歷史記錄同這些觀測結果及衛星數據結合在一起進行了認真研究。
1978年發射升空的國際紫外探測衛星,是第一個國際性的空間天文台,由美國、英國和歐洲航天局三方運營。這顆主要用於紫外光譜觀測的天文衛星在超過19年的觀測時間裡,對不同的天體進行了10萬次以上的觀測,這些天體包括:行星、彗星、恆星、星際氣體、超新星、行星極光、星系和類星體等。該衛星口徑雖然只有45厘米,卻標誌著紫外天文學已經發展成熟,並日漸取得可觀的成果。
加利福尼亞大學聖地亞哥分校的物理學家丹·盧賓通過計算,對下一次太陽輻射最低值出現時,太陽的降溫情況進行了預測。
丹·盧賓領導的研究小組撰寫了研究報告--《國際紫外探測衛星對太陽相似恆星的短波觀測發現,太陽輻射最低值時期的紫外通量將會下降》,這篇研究報告已發表於《天體物理學通訊》雜誌。紫外輻射通量又稱紫外輻射功率,指單位時間內通過某一截面的紫外輻射能,是以紫外輻射形式發射、傳播或接收的功率,單位為W(瓦),即1W=J/s(焦耳每秒)。目前測量紫外輻射通量的方法一般是通過直流電置換輻射通量的等價置換原理進行的。
該研究報告稱,太陽輸出的能量可能會比太陽活動極小期還要少7%。
研究報告通過研究最近幾次的太陽降溫過程發現,數十年之後將會出現太陽輻射最低值。
美國國家大氣研究中心科學家領導的一項科學研究發現,太陽活動周期與地球全球氣候之間存在重要關聯,太陽活動的高峰期和活動的餘波能夠影響地球,導致地球太平洋熱帶出現類似拉尼娜和厄爾尼諾的現象。
太陽黑子的活動周期為11年,在整個周期中,太陽到達地球的總能量變化僅為0.1%。數10年來,科學家一直在試圖將抵達地球的太陽能量的變化與地球的自然天氣和氣候變化關聯起來,同時將太陽能量變化對地球氣候的影響與人類活動對氣候的影響區別開來。
美國國家大氣研究中心科學家吉羅德·米爾認為,他們的研究建立的新機制能幫助了解太陽活動高峰時對太平洋熱帶地區的影響。事實上,太陽釋放的能量處於峰值時,它對熱帶地區的降雨量和世界許多地區的天氣體系具有微妙但長遠的影響。
研究表明,在太陽活動高峰期,太陽加熱上空無雲的太平洋地區導致海水蒸發加劇,從而增強了熱帶降雨和颳風,同時導致東太平洋降溫。雖然1至2度的降溫發生在東太平洋較遠的地區,但是上述海水蒸發、降雨颳風和降溫等一系列情況產生的結果類同於出現了一次拉尼娜現象,只是其強度只有典型的拉尼娜現象的一半。
雖然太陽輻射輸出的最低值僅會導致地球表面溫度下降零點幾攝氏度,但卻能夠對地球的氣候模式形成嚴重影響。
太陽輻射
處於安靜時期的太陽會對環繞其運行的行星造成非常明顯的影響。
盧賓說,地球的平流臭氧層會在太陽安靜時期變薄。臭氧層的主要作用是抵禦紫外線,長期暴露在紫外線下會導致細胞癌變,對動植物是有害的。近年來,溫室效應日趨嚴重,南極上空的臭氧層稀薄範圍越來越大,對自然環境造成了影響。沒有臭氧層的保護,太陽的紫外線就會大量的傾斜到地球表面,很多生物無法承受巨量的太陽紫外照射。
這一現象會影響大氣層的絕緣效果,進而導致其他影響的發生,地球上風的運動及氣候模式也會發生重大變化。
但盧賓警告說,這一狀況並不會改變當前地球正在變暖的趨勢。
「地球大氣層的二氧化碳濃度正在升高,導致地球變暖並引起氣候變化,太陽輻射最低值的降溫效果僅為影響地球氣候變化的因素之一,並不足於改變全球變暖的趨勢,」研究小組在一份聲明中說。
「在過去的幾十萬年時間裡,地球大氣二氧化碳濃度從來沒有超過300ppm,但工業革命開始之後,目前卻已經超過了400ppm。」ppm屬於體積含量的單位,即百萬分之一。例如,空氣中二氧化碳濃度300ppm的含義是每立方米的空氣中含有640ml的二氧化碳。
科學家通過計算模擬了太陽輻射最低值對地球當前氣候造成影響,模擬結果發現,太陽的加熱效果會出現0.25%的降低,降低現象將出現於2020年至2070年,能夠持續50年的時間。
在剛開始的幾年內,全球平均表面氣溫會降低零點幾攝氏度,之後,降溫效果將會出現快速發展的趨勢。
「地球即將經歷的太陽輻射最低值只能延緩、但不能停止全球變暖現???象,」研究小組稱。
「研究工作給我們帶來了一個基準參照體系,能夠幫助我們更好地進行氣候模型模擬研究,」盧賓說:「我們因此而能夠更好地研究太陽紫外輻射的變化將會如何影響地球氣候變化。」
來源:http://www.news.com.au
譯者:朱川
責編:高佩雯
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