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太阳活动即将迎来极小期 地球或将变得越来越冷

http://www.kexue.com 2011-11-24 09:23:31 中国经济网  发表评论

这是一张拍摄于2009年的太阳照片,此时太阳表面几乎没有显示任何明显的活动迹象

  新闻背景

  11月28日至12月9日,2011年联合国气候变化大会将于南非港口城市德班举行。

  尽管全球变暖被绝大多数学者所公认,但是国际上依然不乏气候可能变冷的论调,且认为这主要归结于太阳活动的减弱。显然,这是对政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于未来温室效应继续加剧气候持续变暖的观点的挑战。

  去年10月份,英国科学家发表论文称,太阳辐射的周期性下降,可能在北美及欧洲一些地区引发异常寒冷的冬季天气。这个观点发布以来吸引了各方关注,而由此引发的学术争论至今未休。

  太阳辐射是地球大气和海洋运动的最终能量之源,太阳活动及其异常必然会引起地球气候变化。但人们关心的问题是:目前太阳活动到底有没有减弱?太阳活动的过度“温柔”,不久的将来气候真的会变冷吗?

  中国科学院院士、世界气候研究计划中国委员会主席李崇银此前表示,“目前人们对太阳活动影响气候变化的具体过程与程度还没有完全明了,有必要对此进行深入研究。”

  探寻太阳活动减弱的证据

  太阳活动是否确实有明显减弱,观测数据最有说服力。

  如今已是80岁高龄的北京大学教授王绍武,一直在关注太阳活动的变化。

  2010年1月19日,M级的耀斑爆发而且在随后的24小时内接连发生4次以上的爆发,且一次比一次强烈。这预示着一个超长的太阳活动沉寂期的结束。

  太阳活动约有11年的活动周期,1999年开始第23周。而第23周这个周期与前面几个11年周期有所不同,持续时间达到12.4年,前面几个周期大多只持续10年左右。王绍武表示,“过去凡是周期持续时间较长时,太阳活动都在减弱,而第23周较长正反映了太阳活动的减弱。”

  有关太阳活动的观测显示,2008年8月整月太阳无黑子,到2010年3月无黑子日数达到近800天。这是1913年以来将近100年没有观测到的。而诸多太阳活动观测还表明:目前的太阳活动减弱是异乎寻常的,黑子磁场减弱就是一个明证,热层密度的下降则是另一个证据。

  通过近百年反映太阳输出能量变化的3个指数——太空太阳通量、行星际磁场强度、太阳风速,可以看出太阳活动大约从1920年进入一个太阳活跃期,一般称为现代极大期。王绍武表示,“从1920年开始持续80多年的太阳活动现代极大期可能将结束。主要依据是1987年后各项反映太阳活动的指数均有明显变化。

       太阳活动极小期即将到来?

 

  既然太阳活动减弱的征兆已经出现,那么太阳活动在经历“巅峰”之后是否进入“低潮”呢?对于这一问题,科学家们早已开始关注。 

  预测新的太阳活动极小期的到来,先要预测现代极大期何时会结束。但目前在世界范围内,尚没有可靠的数值模式能预测这一情况,只能用长期的记录做一些分析。

  太阳活动已经或即将回到20世纪初期的低点,这标志着1920年以来的强太阳活动期(现代极大期)或即将结束。“未来出现极小期的可能性是存在的。” 王绍武认为,仅近千年就出现了4次太阳活动极小期。

  南安普敦大学和卢瑟福·阿普尔顿实验室教授洛克伍德曾分析说,一个新的太阳活动极小期可能要100年至200年后才会到来。不过,王绍武分析称,“太阳活动一个极大期的结束,并不一定意味着新的极小期很快就开始。”

  而从现有的科学研究看,不同的科学家对近千年太阳活动极小期的出现时间的认定分歧颇多。“如果出现一个极小期,其强度及长度是很难预测的。”在王绍武看来,这是一项极其复杂繁琐而又有很大的挑战性的预测研究。

  太阳活动极小期到底有多冷?

  研究太阳活动极大期和极小期的关键意义在于反映地球气候的变化。王绍武表示,有关古气候资料已经证明,太阳活动极小期时,地球气温较低。因此,一旦新的太阳活动极小期出现,寒冷气候可能会出现。

  4次太阳活动极小期内,地球气温均有不同程度的变化,极小期与温度低值区相互对应。这在国内外学者、专家重建的近千年北半球温度变化曲线中都有体现。

  不仅如此,查看近千年温度随纬度和时间的变化可知,这4次极小期均与某个纬度的低温相对应,当然低温也不仅局限于极小期,但是两者配合较为一致。

  “在近千年中4个太阳活动极小期均与冷期相对应。这在北半球尤为明显,但是在南半球有时也有明显反映。”王绍武称,根据各种古气候资料建立的近千年温度序列表明,4次太阳活动极小期的温度比平均温度偏低0.4至0.5摄氏度。

  不过,他的这一分析“只能是初步的”。国外有学者认为太阳活动极小期的降温可能只有0.3摄氏度,或者更低,因此不足以完全抵消温室效应加剧造成的气候变暖,这是值得注意的观点。

  王绍武表示,对于太阳活动现代极大期已结束,或即将进入一个新的太阳活动极小期的观点,2013年前后即将到来的太阳活动11年周期极大后,太阳黑子数的高低有重要的指示意义,应该特别注意加强监测。

  对于公众而言,早已习惯日温差在几摄氏度的变化,即便是进入太阳活动极小期地球气温降低零点几摄氏度或许并不算什么。但是,王绍武称,“地球温度降低0.1摄氏度,意味着更多的疾病、能源消耗及一系列社会问题的增加,其影响不容小觑。”

  背景资料

  太阳活动周期

  从1826年到1843年,德国天文爱好者塞瑟尔·海因里希·施瓦布每天仔细观察太阳表面,记录太阳上的黑子数,经过17年间的长期艰辛观测,他整理了观测资料,于1843年发表了一篇题为《1843年间的太阳观测》的论文,文章指出:“太阳的年平均黑子数具有周期性的变化,变化的周期约十年”。

  时任伯尔尼天文台台长的鲁道夫·沃尔夫读了施瓦布的论文后,开始用望远镜观测太阳黑子。除进行观测以外,他还搜集整理了此前的太阳黑子观测资料,其中包括伽利略及其同时代观测者留下的资料。经过几年的仔细观测和精心的资料整理,沃尔夫发现太阳黑子数变化周期平均为11.1年。观测到的最短黑子周期为9年,最长黑子周期为14年。

  沃尔夫提出将太阳黑子数从一个极小到另一个极小之间的事件定为一个周期,并将1755年至1766年的周期定为第一个太阳活动周。

   芒得极小期

  指公元1645年至1715年期间,太阳黑子的数量很少,也恰好是地球的小冰河期。两者是否有关联仍然没有定论。

  1843年,德国天文学家斯玻勒在研究时发现,1645年至1715年的七十年间﹐几乎没有黑子记录。1894年,英国天文学家芒得在总结斯玻勒的发现时﹐把1645年至1715年这一时期称为太阳黑子“延长极小期”。

  1976年,天文学家埃迪旧案重提,他综合欧洲极光的记录﹑东方肉眼所见黑子的记录﹑树木年轮中放射性C含量的测定结果以及早期日冕观测记载,论述了在1645年至1715年间太阳活动的情况,认为这七十年间太阳活动异常衰微,实际上可以说是停止了,埃迪把它称之为芒得极小期。目前,对芒得极小期究竟是否存在仍然有着较大争议。

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