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地球将进入小冰河期 因为太阳要变“冷美人”?

来源:科技日报

作者:

2018-03-22 08:49:03

太阳黑子的数目,每天都会被人类记载下来,这个数据可以追溯到十七世纪望远镜出现时。最近美国国家航空航天局(NASA)通过近地望远镜发现,太阳黑子数为“零”的记载可以连着几天,甚至几个星期。

观天象,预未来,因此有报道指出,这意味着太阳活动减少到了最低点,太阳会变成“白太阳”,地球温度将普遍降低,“小冰河时期”即将到来,到2020年左右,地球“凛冬将至”。

那么,热情的太阳是不是就此要变成“冷美人”?电影《冰河世纪》中描述的场景是不是要走进现实?

黑子,太阳的“微表情”

右肩微耸表示说谎、眼睛向左看表示回忆、双手抱肩表示心理防卫……这些人类的“微表情”一度成为人们热衷的“读心”方法。人类也利用太阳的“微表情”推测太阳内部的活动,黑子就是太阳的“微表情”之一,此外还有耀斑、谱斑等。

“黑子的出现,是太阳磁场的反映,”深圳市天文台郑建川博士介绍,“强磁场‘吸住’太阳内部能量向外传递,如果强磁场到了太阳表面,就表现为黑子。”在天文学者的眼中,太阳从来不是安静的。

“黑子一般成群结对出现,由于位置不同,分为前导黑子和后随黑子,它们的磁极性相反,如同磁铁。”郑建川说,天文台对太阳黑子进行常年观测,例如,NASA在2010年发射的太阳动力学天文台(SDO),通过多波段成像设备对太阳进行高空间分辨率和高时间分辨率的观测,给天文学家提供了海量的观测数据来预测未来。

黑子的实质是太阳磁场的变化,为了解释太阳磁场的起源、特征和他们之间的作用以及在太阳活动周期过程中的变化,科学家提出了太阳发电机理论。

国家天文台学者姜杰、汪景琇的综述性论文中讲到,以前人们对太阳内部的动力学结构知之甚少,为了建立与观测结果一致的模型,会有很多假设,这些假设可能不着边际,后来日震学技术的发展,使得人们对太阳光球层下的结构有了更多的认识,模型也越来越靠谱。

发电机理论的不断修正与完善,是为了使得太阳的“微表情”与“无法观测到的内部活动”能获得最大程度的匹配,并最终能做到预报太阳活动。

“读心”,目前做不到

但理想中的准确方程目前还没有出现。中科院国家天文台太阳活动预报组首席研究员王华宁介绍,“关于太阳活动的推测,一直是天文学者关注和研究的课题,但还无法做到精确预测和准确预报,由此预测地球未来的气候更有相当难度。”

自十七世纪望远镜出现之后,人们通过记录和测算,发现黑子数目呈现平均11年左右的变化周期,并将由1755年开始的黑子周期作为第一个太阳活动周。“现在我们正处在第24个太阳活动周,太阳活动是所有活动周中相对较小的,”郑建川介绍,“目前有论文预测下一个周期太阳黑子将减少,也不乏预测会增多的论文,尽管结论不同,论文的论证过程都是严谨而有依据的。”

郑建川提供的若干篇学术文章显示,不同研究的预测结论从严格意义上并不相同。“Gopalswamy等人的这篇文章预言即将到来的第25个太阳周太阳活动会更弱一些,”郑建川解释,“Caneron等人的这篇文章预测第25个太阳周是一个温和的太阳周,太阳活动不会比现在高很多,基本相当。他们利用表面通量输运模型,输入参数进行模拟,得出未来数据。”

“还有学者是通过对宇宙中类太阳恒星的统计分析,进行推理的。”王华宁介绍,近期有学者通过对类太阳的生命历程统计,预测太阳的紫外流量未来可能减小7%,然而这一科学研究却出现了乌龙报道,被误报成“太阳温度将降低7%”,两者是完全不同的,后者将会对地球造成很大的影响,“科学家的论文研究是没有问题的,就怕解读有误”。

“对即将到来的第25个活动周,学界一致认为将是个温和周,太阳活动确实不剧烈,但究竟是什么情况,对地球会产生怎样的影响,还得真正到那个时间再观察。”王华宁强调,推测和预报完全是两回事,前者是严肃的基础研究,而后者更注重结果以及准确率。无论如何,人类不仅要关注太阳剧烈活动对地球环境产生的影响,也要关注太阳活动极小时地球环境会出现何种反应。“将新模型与预报太阳活动联系起来的工作仍旧需要持续的支持和推进。”

变冷,仍缺乏依据

太阳将持续温和,那地球会不会感到冷?

持肯定答案的人,最有利的佐证来自明朝末期。“那段时间有将近百年太阳上极少看到黑子,也确实发生了气候变冷的现象,当时农历十月份,大运河扬州段就封冻了。”王华宁说,这也是诸多专家相信下一个黑子极小期也会出现“小冰期”的依据。

“那时天气非常寒冷,泰晤士河结冰了,这个证据是通过油画观察到的。”郑建川表示,十九世纪下半叶,天文学家从百余年的太阳黑子记录中发现了1645年至1715年无黑子的超长70年,提出可能存在超长极小期,后通过史实考究、放射性碳同位素的测定等逐步确定存在这样一段气候异常期,被命名为“蒙德极小期”。

“极小期的黑子数据并不详尽,不能与近一段时期的黑子数据进行比对,而黑子为零的情况持续多久才会造成对地球气候的影响等问题也不得而知。”王华宁说。此外,2014年10月下旬,太阳的可见日面上出现了24年以来的最大黑子群;2017年9月出现了近十年来最大的太阳耀斑,呈现出最剧烈的太阳活动……这些异常丰富的太阳活动“微表情”又与太阳温和的预测似乎存在矛盾。

退一步讲,即便地球接受到来自太阳的热量减少,但减少到多少才会发生不可“缓冲”的效果,地球自身的变化又会呈现什么状况,这都是非常复杂的推理过程。中科院国家天文台客座研究员卞毓麟此前接受采访时表示,“日地关系是一个很复杂的问题,没有证据表明,黑子多了,地球当年的温度就升高。”

可见,太阳能量和气候变化并不是简单的线性关系,比一团火与一只球的关系复杂太多。以太平洋地区为例,来自美国国家大气研究中心的研究认为太阳活动高峰期(加热)导致水分蒸发加剧,却会导致东太平洋地区降温。之后一两年有可能会引起拉尼娜(海水变冷)或厄尔尼诺(海水变暖)现象,冷暖或许会有区域上的巨大差别。

在时间跨度上,“气候变冷变暖需要长时间尺度的统计判断,不能依据某个短时期内的气温变化来做论断。”清华大学地球系统科学系副教授蔡闻佳说。她认为,就气候变化经济学而言,目前全球95%的科学家支持气候变暖这个科学判断,人类活动对气候的影响是毋庸置疑的。

王华宁也认为,科学研究本就是探讨人类的未知世界,太阳活动变化对人类经济、政治方面的影响同样需要加强研究,以期未来可以摸清太阳的“秉性”,拥有预报的能力。(本报记者 张佳星)

[责任编辑:杨凡、李春晓]

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