太陽對地球氣候影響新證據 (組圖)

2008年1月4日的太陽照片，其中有出現於23週期的黑子，也有24週期的黑子約娜·海因是相關論文的通訊作者 看中國網站 禁止建立鏡像網站 。

SORCE衛星提供了研究所需的數據 看中國網站 禁止建立鏡像網站 。

約娜·海因是相關論文的通訊作者

通常而言，人們認為，太陽活躍，輻射增多時，帶給地球的能量也越高，導致地球更熱，反之亦然。但最近《自然》雜誌發表的一項研究發現，太陽紫外線輻射減少導致臭氧層變化，提升了地球溫度；相反，當太陽進入活躍期，反而可能給地球降溫。

這一研究和此前科學家所認為的太陽輻射與地球溫度的正比關係完全相反，而目前太陽正在走出平靜期，進入下一個活躍週期，根據新的研究，太陽有可能會減緩接下來的全球變暖趨勢。政府間氣候變化組織(IPCC)的下一份報告中，將首次把太陽活動的影響列入氣候模型中。

1.最新研究 新結論挑戰舊認知

太陽活動有著自己的週期，其中最為人熟知的一條就是由德國業餘天文學家施瓦布在1843年發現的 「11年週期」(實際平均長度為11.1年)。在相鄰的兩個週期，太陽黑子的磁極極性相反。在兩次週期之間，各種日面現象的變化也像黑子一樣有著兩次高潮和兩次低潮。自21世紀開始，太陽進入低潮期，黑子大量減少，非常平靜，而從去年開始，太陽開始走出這個週期，變得活躍起來。而從一個更長的以百年記的週期看，太陽正在進入一個長週期的高峰期。

此次發表在《自然》雜誌上的研究論文《太陽光譜變化對氣候輻射力影響》就立足於針對2004年到2007年太陽低潮期的觀察。研究者對一個名為 「太陽輻射和氣候變化」(SORCE)的衛星收集的太陽光譜數據進行分析，這個衛星主要負責收集太陽能量的數據，包括X射線、紫外線、可見光和近紅外線範疇的輻射。

基於數據，他們發現，太陽平靜，輻射減少的時候，地表附近的輻射強迫反而增加了。研究者推測，今後太陽活動增加時，可能會降低地球溫度。這一影響將被寫入現有的大氣變化模式中。

這次研究的通訊作者、英國帝國學院的大氣物理學家海因(Joanna Haigh)在接受本報記者郵件採訪時解釋說：太陽活躍時，會出現更多的太陽輻射，這一點在1978年的時候衛星已經探測得知了。太陽輻射對地球大氣的熱結構和成分起了決定性因素。但太陽輻射和底層大氣與地面溫度之間並不一定存在正比關係。「這個結果挑戰了我們現在對‘太陽對大氣影響’問題的認知。」她說。

太陽活動減少時，太陽輻射也同時減少，但是，因為太陽光有著不同的輻射種類，會隨著大氣成分發生相應的變化，造成的影響也很不一樣。這一點，目前科學界的研究還相對很少。

2.反射吸收 大氣讓陽光全變樣

任何物體都會發出輻射，物體的溫度越高，輻射也越強。科學家假想了一種名為「黑體」的理想狀態。它可以吸收所有的入射輻射。太陽光球層的溫度約 5800K，接近理想狀態的黑體，它放射出的能量集中在波長較短的波段，其中抵達地球表面最大的輻射集中在可見光部分。相比之下，如果沒有大氣的話，地球的平均溫度只有255K(-18℃)。所以，地球放射的輻射主要在較為長的波段，而太陽輻射則是短波輻射。

如果沒有大氣的話，太陽的能量無法在地球保存下來，大氣使全球平均溫度增加了33℃，是生命得以存在的基礎之一。同樣，如果沒有大氣的話，太陽輻射對地球的影響將是十分簡單明瞭的，正是因為多變的大氣的存在，太陽輻射和氣候變化之間的關係也變得極其複雜，難以琢磨。

儘管以短波輻射為主，但太陽輻射是一個很廣泛的概念，它包括了各種電磁輻射，其中最主要的是波長較短的紫外線、波長較長的紅外線和處於兩者之間的可見光。太陽光中的近紅外線佔了約一半，可見光也佔約一半，紫外線只有1%。這三種主要輻射對地球萬物的生長，以及各種能源的產生都起了決定性作用。

長波輻射有增熱效應，紅外線可以使地球上的溫度升高。可見光是生命的來源，植物在光合作用下將光能轉化為化學能，儲存在有機物中，所以我們的化石能源都來自太陽。

紫外線對生物細胞有殺傷性和引起突變的作用。距離地球約 4.5萬千米的大氣上層，有一層臭氧層保護了人類，大部分的紫外線都被這些臭氧吸收。地球大氣吸收了大部分進入太陽的輻射，經過大氣後的太陽輻射僅存三分之一，其光譜分布也發生了變化。大氣對太陽輻射可以選擇性吸收，又稱為「大氣削弱作用」。一些光譜較短的輻射會被一些氣體吸收，除了紫外線被臭氧和氧吸收之外，水汽有很強的吸收紅外線的能力，而大氣中的二氧化碳則不僅吸收太陽的長波，而且吸收了大量地球表面輻射的長波輻射，聚集了大量的能量。由此造成的「 溫室效應」使地球成為一個溫暖的星球，但隨著二氧化碳排放的增加，地球溫度比平均值略高。根據 IPCC報告，自工業革命以來，全球地表溫度增加了0.74℃左右，在過去的30年中，地球溫升幅度為平均每10年0.13℃左右。

3.效果評估 或許只是意外情況

太陽輻射中能夠穿越大氣層到達地面的，大部分是波長較長的可見光和近紅外線輻射。大氣底層升溫的主要原因是地表釋放的長波輻射被溫室氣體吸收，也就是常說的溫室效應。根據約娜等人的研究，2004年到2007年，正處於太陽低谷時期，按照此前認知，這時的太陽輻射應該會減少。數據顯示，紫外線輻射確如預期的一樣減少了。

不過，研究小組發現，與2004年相比，2007年太陽活動強度更弱，但抵達地球對流層的太陽能量淨值卻比2004年的多。也就是說，當太陽活動減弱的時候，到達地球表面的可見光卻增多了，從而促使地球表面溫度上升。分析背後的原因，科學家們目前認為是與紫外線減少對臭氧層的改變有關。紫外線波長範圍的輻射改變了大氣中的分子分布，引起了一系列化學反應，尤其在臭氧所在的平流層發生了尚不為人知的反應，這進一步導致了大氣中層熱量的增多，使得可見光和近紅外線範疇的輻射到達並加熱了大氣下層和地球表面。

根據這份研究，2004到2007年，當太陽活動減緩時，反而間接導致了地表溫度的增加。不過，這份研究並沒有推翻目前全球主流科學家認可的地球暖化是人類活動造成的結論。約娜指出，這個結果改變了我們對太陽對地球氣候影響的看法，不過現在他們觀察到的僅僅是太陽活動影響氣候的一瞥。短短三年時間的數據並不能代表整體的趨勢，這可能只是意外情況而已。

「我們不能僅僅通過一個相對較短的時期就做出結論。」但她同時表示，如果接下來的其他研究也發現在一個較長時間內也出現了同樣的模式，可能意味著人們的確忽視了太陽在地球暖化中起的作用。

早先的IPCC報告也提到太陽因素對地球增溫的影響，但太陽輻射的變化非常小，在整個11年週期中只變化了千分之一，因此舊的全球氣候變化模式並沒有將這一因素考慮進去。參與撰寫IPCC報告太陽部分的約娜表示，放到在百年週期中，太陽輻射的變化就會增加至百分之十幾的水平。這個影響是可以測量的。「它或許對20世紀初的全球變暖起了 10%-20%的影響，可是它並沒有導致當時地球明顯的增溫。」

她也表示，如果今後研究中發現了太陽長週期中同樣的模式，這只能說明太陽因素是被高估，而非低估了，它也並不能成為過去30年地球溫度明顯增加的罪魁禍首。

来源:奇趣網

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