太阳粒子如何影响全球气候变化?它会破坏我们的臭氧层

2021年4月5日10:01:50 评论 11

北京时间4月2日,新浪网讯,当我们想到太阳对地球气候的影响时,我们通常会想到太阳辐射,我们非常清楚紫外线辐射灼伤皮肤所带来的痛苦。虽然太阳为地球上的生命提供能量,但潜在的危险似乎无处不在。太阳是一颗活跃的恒星,不断释放出以质子和电子为主的所谓“太阳风”——带电粒子,以每秒数百公里的速度喷射出来。

一些带电粒子在地球磁场的引导下进入地球极地大气层,于是我们可以看到南半球神秘而美丽的南极光和北半球的北极光。可见太阳粒子进入地球大气层的这种表现是一种象征性的现象。但是,不仅仅是光,太阳释放的带电粒子也会有其他作用。

太阳粒子如何影响全球气候变化?它会破坏我们的臭氧层

地球磁场保护我们免受太阳风的影响,并将太阳粒子导向极地、太阳粒子和地球臭氧

当太阳粒子进入地球大气层时,太阳粒子的高能会电离地球大气层中占地球大气层99%的中性氮氧分子。太阳粒子也被称为“高能粒子雨”,它的命名是因为它像来自太空的粒子雨,是地球极地上空30公里以上大气电离的主要来源。它将引发一系列反应,并产生促进臭氧破坏的化学物质。

据报道,太阳粒子对地球大气中臭氧的影响是在1969年首次观察到的。自21世纪初以来,科学家们掌握了越来越多的证据,证明太阳粒子在影响极地臭氧中起着重要作用。当太阳活动特别活跃时,当太阳向太空释放大量粒子时,海平面以上50公里区域的臭氧将被消耗掉多达60%,影响可能持续数周。

在距离地球表面约50公里的地球低层大气中,太阳粒子是导致极地臭氧水平逐年变化的重要因素。太阳粒子攻击将继续造成臭氧流失。然而,最近的一项研究表明,太阳粒子也有助于抑制南极臭氧空间的进一步损失。

臭氧如何影响地球的气候

地球大气中的大部分臭氧位于距离地球表面20-25公里的——“臭氧层”。然而,臭氧在大气中无处不在,从地球表面到海平面以上100公里。它是一种温室气体,在加热和冷却大气方面起着关键作用,这使得它对气候系统至关重要。在南半球,极地臭氧的变化会影响区域气候阈值。

太阳粒子如何影响全球气候变化?它会破坏我们的臭氧层

最近,一架从新西兰起飞的包机从空中拍摄了南极光。与北半球的极光相比,它们被拍摄的频率更低,南极上空臭氧的耗尽产生了冷却效应。相反,它促进了南极洲周围的西风急流。随着南极臭氧洞的逐渐恢复,西风急流将进一步向北弯曲,影响降雨模式、海洋表面温度和洋流。南环模式描述了南极风带从北向南的运动。

臭氧对于未来的气候预测非常重要。它不仅存在于稀薄的臭氧层中,也存在于整个大气中。了解影响臭氧变化的因素非常重要,无论是人为因素还是像太阳这样的自然因素。

太阳粒子如何影响全球气候变化?它会破坏我们的臭氧层

太阳粒子电离大气中的氮和氧分子,导致其他化学反应,破坏臭氧层的直接影响

太阳粒子和臭氧的关系很清楚,但是太阳粒子会对气候产生什么直接影响?我们已经观察到太阳活动影响地球极地气候变化的证据。气候模型还表明,这种极地效应与更大的气候模型(如南北环模型)有关,并影响中纬度地区的地理阈值。

太阳对地球的具体详细影响尚不清楚,但政府间气候变化专门委员会(IPCC)首次评估的气候模拟将包括太阳粒子对气候系统的影响。

通过太阳辐射和粒子作用,太阳为我们的气候系统提供了关键的能量输入。虽然太阳磁场的活跃周期为11年,但它们不能解释最近气候变化导致的全球气温快速上升。

我们知道地球大气中不断增加的温室气体导致地球表面温度上升(物理学家从19世纪就知道这种气候趋势)。同时,我们也知道人类活动促进了大气中温室气体的增加。这两个因素的结合将解释我们目前观察到的全球气温上升现象。

太阳粒子如何影响云?

云位于大气层的下端,比大多数太阳粒子穿透大气层的位置低得多。太阳粒子被称为星际射线,可能与云的形成密切相关。

专家曾经认为,宇宙射线可以影响凝聚核的形态,凝聚核相当于云的“种子”。但欧洲核子研究中心(CERN)最近的研究表明,这种影响微不足道,不会对云的形成起到重要作用。然而,这项研究并不排除宇宙射线影响云形成的其他机制,但迄今为止还没有找到相关证据来支持它。

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