太陽為地球上的所有生命提供能量,它造就了一年四季的陰晴冷暖和風霜雨雪,它也影響著每一個人的心情和生活軌跡。2019年世界氣象日的主題是“太陽、地球和天氣”。那么,太陽究竟是如何影響地球的天氣和氣候的呢?
太陽:地球大氣環(huán)流的幕后推手
今天是陰天還是晴天?是下雨還是會刮風?……這些和我們的生活密切相關的天氣現象,源自于不同的天氣系統(tǒng)。這些天氣系統(tǒng),源自于地球的大氣環(huán)流。而驅動地球大氣環(huán)流的幕后“推手”,正是太陽。
太陽輻射為地球大氣環(huán)流的運轉提供了源源不斷的能量。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一,但也已經高達每秒173,000TW(1TW=1012W),相當于500多萬噸煤燃燒時放出的熱量。這也意味著,太陽每年輻射到地球的能量,相當于170萬億噸煤的熱量。
太陽每秒輻射到地球上的能量示意圖
太陽:地球氣候的塑造者
赤道為什么那么熱?北極為什么那么冷?——這些問題的答案,也來自于太陽。地球全年獲得太陽輻射最多的地區(qū)是赤道,輻射量隨緯度的升高逐漸減少,極小值出現在極地。這種能量分布的不均,使得地球表面各緯度帶的氣溫產生差異,進而帶動了各緯度間的大氣環(huán)流,形成了熱帶、溫帶和寒帶等豐富多樣的氣候形態(tài)。
因為太陽是地球上的能源來源,所以太陽活動的變化必然影響到地球氣候的變化。研究表明,我國出現大范圍洪澇、干旱和極寒等極端氣候的年份,往往出現在太陽黑子極值年附近。20世紀以來,我國大范圍冷暖時期轉變的年份幾乎都在太陽活動的最強年份或其前后1-2年??梢哉f,太陽活動與氣候的變化有明顯的相關性。
太陽活動與我國極端氣候發(fā)生關系示意圖
太陽:二十四節(jié)氣的標尺
“春雨驚春清谷天,夏滿芒夏暑相連。秋處露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒。”我們熟知的二十四節(jié)氣,也和太陽有著密切的關系。它把太陽每年的運動軌跡劃分為24等份,每一等份為一個節(jié)氣,始于立春,終于大寒,周而復始。二十四節(jié)氣被譽為“中國的第五大發(fā)明”,并在2016年11月30日被正式列入聯合國教科文組織人類非物質文化遺產代表作名錄。氣象先生宋英杰在《二十四節(jié)氣志》一書中,賦予了它富有詩意的解讀——從日影的變化,洞察太陽的步履。以時節(jié)為經,以農桑和風土為緯,建構了中國人的生活韻律之美。
二十四節(jié)氣期間太陽與地球位置關系示意圖
太陽:地球溫暖的來源
還記得《流浪地球》里的幾個細節(jié)嗎?在遠離了太陽之后,北京的氣溫降到了驚人的-84℃,上海的東方明珠塔被封在厚厚的冰層之中。這些細節(jié)其實并不是空想,而是有一定科學依據的。在能夠抵達地球的太陽輻射中,大約70%被地球大氣層或其表面吸收,形成自然的溫室效應。如果沒有這種自然的溫室效應,地球表面的平均溫度將是不適合人類居住的-18℃,而不是現在的14℃。
323特別策劃:太陽如何影響地球的陰晴冷暖?
太陽:減緩全球變暖的有效幫手
隨著工業(yè)化進程,人類活動導致的溫室氣體不斷增加,溫室效應也隨之加強。自19世紀下半葉工業(yè)化時代開始以來,全球平均氣溫已經上升了約1°C。結果,兩極的積冰在融化,海洋在變暖,海平面在上升,而這反過來又導致了更多的極端天氣事件。但衛(wèi)星監(jiān)測表明,在過去30年,太陽的能量輸出并沒有增加。因此,全球變暖這個鍋,不能讓太陽來背。
相反,太陽還為我們提供了一種減緩全球變暖的最有價值的工具——太陽能?,F在,太陽能的應用越來越廣泛,并有可能取代煤炭或石油等化石燃料,成為主要的電力來源。這將有效地減緩全球變暖。(策劃:張方麗 設計:王曉 審核:劉文靜 邵鵬)