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最近几年夏天,高温热浪出现的频率越来越高。不少地区连续多日维持四十摄氏度以上的气温,高温已经成为很多人夏天最直观的感受。网上有一条科普内容被大量转发,地球每年都在远离太阳,两者之间的距离正在一点点拉大。
很多普通人看到这条消息之后,心里产生了疑惑。按照常识,离热源越远,接收到的热量就越少。既然地球在不断远离太阳,理论上地球应该慢慢变冷,为什么现实当中夏天一年比一年难熬,全球平均温度还在持续走高?
很多短视频只讲了地球远离太阳这个现象,却没有讲清楚距离变化的速度、变化幅度,以及它能够影响气温的时间周期。不少人被碎片化信息误导,认为不用管控碳排放,只要地球离太阳足够远,高温问题自然就能消失。想要把这件事理清楚,我们就要分开看懂太阳、地球轨道、温室气体三者之间的关系,分清不同时间尺度之下,地球温度由什么因素说了算。
首先先说已经被天文观测证实的事实,地球确实正在远离太阳。
太阳发光发热依靠内部的氢核聚变反应。在持续燃烧的过程当中,太阳不断向外释放光和热,同时损失自身的质量。万有引力的大小和天体质量直接挂钩,太阳的质量一点点减少之后,它对地球的引力就会随之减弱。引力束缚的力度下降,地球公转的轨道就会缓慢向外扩张,和太阳之间的平均距离也就越来越远。
经过长期测量计算,地球和太阳之间的距离,每年大约增加1.5厘米。1.5厘米大概就是一枚一元硬币的直径。这个数字看上去每年都在增加,但是放在日地距离的大尺度之下,变化微乎其微。
地球和太阳之间的平均距离大约1.496亿千米。每年只拉开1.5厘米,一百年累计移动距离只有1.5米,一千年也仅仅向外移动15米。哪怕时间拉长一万年,距离增量也只有150米。和上亿公里的日地距离对比,这点距离变化几乎可以忽略不计。
这里还要区分轨道长期远离,和一年四季当中的远近变化。地球公转轨道并不是标准圆形,是一个稍微有点扁的椭圆形。一年里面,地球和太阳的距离一直在动态变化。每年一月初地球运行到近日点,距离太阳最近。七月初运行到远日点,距离太阳最远。
一个很多人意想不到的事实是,北半球盛夏的时候,地球恰恰处在离太阳更远的远日点附近。这就直接说明,一年当中夏天热不热,和地球距离太阳远近几乎没有关系。决定季节温度的核心因素,是地轴倾斜带来的阳光照射角度。
阳光垂直照射地面的时候,相同面积接收的热量高度集中,温度快速升高。阳光斜着照射大地的时候,同样一份热量被分摊到更大面积的地表,单位面积获得的热量变少,温度自然更低。纬度越高,阳光倾斜越明显,平均气温也就越低。四季冷暖,由光照角度主导,短期距离变化很难改变季节温度。
接下来我们算清楚,地球远离太阳这件事,到底能够带走多少热量。
太阳传递到地球的辐射热量,和两者距离的平方成反比。距离越远,能够抵达地球的热量就越少。但是每年1.5厘米的距离增量,造成的太阳辐射衰减幅度非常微弱。在人类文明有记录的几千年时间当中,因为轨道远离损失的热量,完全达不到能够抵消升温的水平。
轨道远离带来的冷却效果,是一个极度缓慢的过程。想要依靠地球远离太阳,让地表温度出现明显下降,时间单位最少要以百万年起步。这种冷却属于地质尺度的变化,起效周期动辄几百万年、上千万年。
而我们现在正在经历的全球变暖,整个升温过程只用了一百多年。一百多年时间里面,轨道远离带来的降温效果,微弱到现有仪器几乎都很难直接测量出来。单纯依靠地球慢慢飘远,根本挡不住现阶段气温上涨的趋势。
简单来讲,地球远离太阳是一个长期、慢速、效果极其有限的冷却buff。它生效的时间太长,远水解不了近渴,解决不了我们当下以及未来几十年面对的高温问题。
很多人心里会产生疑问,既然距离变化影响很小,那最近一百多年,全球温度持续走高背后真正的原因是什么?核心答案就是人为活动加剧的温室效应。
很多人对温室效应存在误解,认为温室效应本身是一件坏事。真实情况恰恰相反,天然温室效应是地球生命能够生存的基础。太阳发出的短波光线,可以顺利穿过大气层照射地面,地面吸收热量之后,向外释放长波红外线。大气层里面天然存在的二氧化碳、水蒸气等气体会截留一部分向外逃逸的热量,把温度锁在地表附近。
如果大气层当中没有这些温室气体,地球表面平均温度大约是零下18摄氏度。整个地球绝大部分区域都会被厚厚的冰层覆盖,液态水难以稳定存在,高等生命基本无法生存。
真正的风险,来自于温室气体浓度超出自然状态下的正常范围。工业革命开始之后,人类大规模开采燃烧煤炭、石油、天然气。深埋在地底岩层当中,封存了千百万年的碳元素被快速释放到空气当中。再加上大面积砍伐森林,能够吸收二氧化碳的植被不断减少,大气当中二氧化碳浓度一路走高。
多余的温室气体,会锁住更多地面散发出来的热量。热量没办法顺利散发到太空当中,地表平均温度就开始逐步上升。
这里我们还要分清自然气候波动和人为驱动升温的区别。地球数十亿年的历史当中,冷暖交替是常态。地球曾经经历过多次冰川时代,也出现过远比现在更加温暖的时期。过去几十万年里面,地球冷暖循环,主要由米兰科维奇循环控制。这套理论包含地球轨道的椭圆程度、地轴倾斜角度、地轴摆动。
轨道参数缓慢改变,地球接收太阳热量的分布发生变化,慢慢驱动冰期和暖期来回切换。但是自然状态下,一次完整冷暖周期跨度几万年到十几万年。自然升温、降温的速度很慢,温度变化往往需要几千年时间才能够完成。
最近一百多年的升温速度,远远超过自然气候波动的正常速度。查阅地质历史记录,几乎很难找到在这么短时间内,温度快速上升的案例。大量气候模型、观测数据都能够说明,最近百年快速升温,主导因素是人类活动排放的温室气体,并不是地球自然周期或者轨道远离。
为了方便大家理解,我们可以把地球温度变化分成三个完全不同的时间维度。很多网上的争议,本质上就是把三套时间线混为一谈,最后得出错误的结论。
第一套,人类现实时间尺度,几十年到一百年。
在这个时间周期当中,地球每年远离太阳带来的冷却效果微乎其微,几乎不会对日常气温产生影响。大气温室气体的排放量,才是决定未来温度走向的核心变量。
如果全球一直保持高碳排放,化石能源持续大量消耗。本世纪之内,全球平均气温还会继续上涨。夏季极端高温、长时间热浪、区域性干旱、强降雨洪涝等极端天气出现概率明显增加。
如果各个国家逐步落实减排方案,大力发展清洁能源,控制温室气体排放。碳排放到达峰值之后开始下降,全球气温上升速度就会放缓,温度抵达最高点之后,再经过漫长时间逐步回落。未来几十年高温压力会得到缓解。
这里要客观说明,就算从今天开始立刻停止新增碳排放,已经排放进入大气层的二氧化碳依旧会长时间存在。已经造成的升温不会瞬间消失,降温是一个漫长过程,不会马上立竿见影。
第二套,地质时间尺度,几十万年到几百万年。
在这个漫长的周期里面,地球轨道持续向外移动,太阳辐射缓慢下降。叠加米兰科维奇周期的轨道变化,未来几十万年后,地球依旧有可能进入新一轮冰川时期。这件事情距离现在太过遥远,不在当代人类需要应对的环境问题之内,不能用来解释当下的高温。
第三套,恒星演化时间尺度,几十亿年。
太阳作为恒星,一直在不断消耗自身内部氢燃料。大约五十亿年之后,太阳内部氢燃料消耗殆尽,外层会急剧膨胀,演化成为一颗红巨星。太阳体积剧烈膨胀之后,就算地球轨道一直在远离太阳,地球也很难逃过高温炙烤。海洋彻底沸腾蒸发,地表所有生命都会消失。这属于非常遥远的恒星结局,和我们现在讨论的全球高温没有关联。
网上流传着不少关于高温和日地距离的误区,在这里逐一进行解释。
第一个误区,地球正在远离太阳,变暖只是短期自然波动,不需要主动减排。
自然气候波动速度缓慢,近百年升温速率已经远超自然波动区间。轨道远离降温速度太慢,短期内没有办法抵消温室气体带来的升温。依靠自然冷却应对高温并不现实。
第二个误区,全球变暖代表全世界每一个地方同步升温,到处都会越来越热。
全球升温指的是全世界多年平均温度上升,不等于所有地区温度变化一模一样。部分陆地内陆区域升温速度更快。部分区域降水大幅增加,部分地区干旱加剧。少数局部地区甚至会出现阶段性温度偏低。整体平均温度走高之后,极端天气事件发生概率整体提升。
第三个误区,夏天很热代表全球变暖,冬天出现寒潮,就说明变暖是谣言。
天气和气候属于两个概念。天气指几天、十几天的温度变化,一场寒潮、一次降温只是短期天气现象。气候,是一个地区几十年时间温度降水统计出来的平均状态。偶尔一次寒冬寒潮,没有办法否定长期平均气温上升的大趋势。不能用单次天气事件,判断长期气候变化。
第四个误区,我们什么都不用做,等地球离太阳足够远,高温难题自然解决。
依靠轨道远离实现明显降温,等待周期长达几百万年。以人类文明几千年的历史尺度来看,这个方案没有任何实际参考价值。
看到这里,很多人心里会产生焦虑,是不是未来夏天只会一年比一年热,高温没有尽头?其实气温不会一条直线无限上涨。温度天花板,取决于未来几十年温室气体排放总量。气候走向不是已经写死的结局,不同的发展路线,最后对应的温度结果差异很大。
气候问题并不是世界末日的预言,它属于长期的环境挑战,存在可行的应对路径。从国家层面来看,调整能源结构,大力开发风电、光伏、水电等清洁能源,降低化石能源依赖;推进新能源交通工具普及;升级高耗能工业的生产工艺,减少碳排放;开展大规模植树造林,依靠森林植被吸收空气中的二氧化碳。一系列措施,都可以有效减缓升温速度。
落实到普通人的日常生活当中,不需要做出牺牲正常生活的极端行为。在日常里面养成节约用电,减少不必要能源消耗;短途出行优先选择公共交通;减少食物浪费;理性消费,降低不必要的资源消耗。无数普通人微小的行为叠加在一起,长期下来就可以产生可观的影响。
我们既不用过度恐慌,也不能够盲目乐观,坐等地球远离太阳实现降温。科学理性看待气候问题,尊重已经观测到的客观事实,才是面对高温最稳妥的态度。
综合全文所有内容我们可以做出总结。天文观测确认地球每年都在以1.5厘米的速度远离太阳。但是每年距离增量太小,变化速度过于缓慢。在未来几十年、上百年的时间当中,这个距离变化,不会给地球带来可以感知的降温效果。
决定未来几十年气温走向的关键,依旧是大气当中温室气体的浓度。地球轨道远离带来的冷却,是百万年级别的漫长过程,它管的是遥远地质年代的冷暖轮回。人类碳排放,影响的是我们接下来几代人生活环境。两套变化周期完全不一样,不能够混为一谈。
未来会不会一年比一年热,没有固定不变的标准答案。最终结果取决于全世界碳排放管控进度。主动控制温室气体排放,就可以压低温度峰值,减少极端热浪出现频次。放任高排放,高温天气将会更加频繁。气候变化不是宿命,未来依旧存在可以调整的空间。
话题讨论:
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免责声明:本文仅为科普知识分享,文中气候推演结论基于公开科研资料,仅供大众阅读参考,不构成专业气候预判以及生活决策唯一依据。不同科研模型预测结果存在一定偏差,长期气候变化结论请以官方气象科研机构发布内容为准。
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