Brother8的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Brother8

博文

解读地球仪 第十二节--多湖的北美 精选

已有 2062 次阅读 2019-5-6 09:05 |系统分类:科普集锦

本世纪初,我在美国明尼苏达大学留学。明尼苏达号称是万湖之州,大大小小的湖星罗棋布。每到休息日,朋友们们喜欢到湖边垂钓,烧烤,非常惬意。其实,放眼北美,到处都是这样的湖。美国和加拿大交界处的五大湖更是盛名。这些湖都是上一次大陆冰川后退过程中形成的。

我们地球上的气候具有很强的周期性。这说明在宇宙中,地球一定在按照特定的周期运行。这些周期叫做米兰科维奇天文轨道周期,大的周期包括10万年、4万年、2万年等等。

地球表面的热量来源主要受控于太阳的照射。离太阳近,得到的光能就多,反之就少。此外,我们从地球仪上会发现,地球的运转轴是斜的。地球自转轴的倾斜度也是在变化的,这也会引起地球表面光能的变化。

为题是,地球的自转轴为什么会是倾斜的?

为了回答这个问题,我们得看看太阳系中其它天体的自转轴倾斜情况。这一看,可就傻眼了。没有一个星体的自转轴完全垂直于它的运行轨道面。天王星最决绝,它的自转轴几乎与它的运行轨道面平行。夏天的时候,它的极点直对着太阳,酷夏难耐。而此时,地球的赤道才是最热的地方。

还有更奇妙的事情,金星的自转方向完全反向,是从东向西。每天,太阳从西边升起,东边降落。

科学家有很多理论来解释这些奇特的现象。比如,地球的自转轴之所以倾斜,是因为在月亮形成前,有一颗很大的小行星斜着撞向地球,把地球的自转轴给撞歪了,撞出去的物质就形成了月亮。

目前地球自转轴的倾斜角度是23°26′,但是这个角度会不停地摆动,周期大约是4万年。因为地轴向北指向的星星是北极星。也就是说北极星像皇帝桂冠一样,明天可能就落入它家,其它星星也有机会当北极星。

地球自转轴除了摆动,还有一种运动叫做进动。想想我们小时候玩的陀螺,它的轴会绕圈圈。地球的自转轴绕一圈需要2万年。

地球围绕着太阳转,它的轨道目前是椭圆。可是,这个轨道形状也会在变化,有时会变得更圆一些。这个周期性的变化竟然需要10万年。

这三种周期性的变化是叠加在一起的,地球表面吸收的太阳能就具有了周期性,但是整体行为却很复杂。

总的说来,这几种周期运动组合,使得当地球表面吸收太阳能最少时,地球表面就会降温。从海洋蒸发出来的水汽就会在南北极变成冰储存起来。北极冰盖就变大,同时海平面会降低。

电影《冰河时代》里描述的就是最后一次冰期,大概在2万年前后。那时候智人的活动已经逼近白令海峡。那时候北美遍布冰川。海平面下降了大约120米,白令海峡的路桥已经露出来。无论是从陆桥,还是从浅海,智人都能通行至北美。其中最主要的驱动力还是食物,比如猛犸象群。

从一万年前开始,随着天文轨道周期的调节,地球上的太阳热量开始增多,冰川开始融化。到目前为之,格陵兰半岛还被冰川覆盖。

冰川退缩的时候,会驮着很多大石头,等冰一融化,这些大石头就停留在原地。所以,在北美的原野中,如果看到孤零零的大石头,多半就是冰川遗留物。冰川在流动的时候,和下面的岩石摩擦,会在岩石上留下狠毒刮擦的痕迹。根据这些痕迹,我们还可以进一步判断冰川运动方向。

冰川退缩,最大的遗留产物就是冰川湖。而且是大大小小一大堆湖。科学家研究发现,北美曾经存在着一个巨大的冰川堰塞湖,湖里当然是淡水。在11千年左右,这个堰塞湖突然崩塌了,大量淡水,一下子流进了被大西洋。

我们知道,全球存在着洋流。在大西洋,其表层水从南向北流。这样就会把赤道的热量带到北欧。在大西洋的海底,洋流从北向南流,从而形成一个联通的回路。

可是当大量的淡水流进被大西洋以后,这些淡水比海水轻,于是大量淡水就漂浮在海面上,形成一个透镜体,这样就把表层从南朝向北流动的洋流给切断了。这下可不好,在很短的时间内,北欧得不到南边来的热水供应,气温直线下降。突然变冷的天气对北欧以及全球都造成了重大影响。

同样的道理,如果格陵兰的冰盖突然有很大一块掉进北大西洋,也会取得相同的效果,这样的冷事件,叫做Henrich事件。显而易见,这是 Henrich的重要研究成果,并且以他的名字进行了命名。

我们情不自禁会问一个问题:地球还会进入下一个冰川时代吗?如果进入了,会对我们人类造成什么样的影响?

地球温度的整体趋势是在下降,在这个趋势上叠加了我们上述的天文轨道周期。根据以往已经发生的冰期和间冰期旋回,一般情况下,在间冰期持续一万年左右,会逐步进入新的冰期。我们从一万年前开始,一直处于间冰期阶段。这次间冰期,全球变暖,直接推动了农业的发展,以及人类文明的高歌猛进。很难想象在冰期的时候,天寒地冻,人类能生存就很不容易了,天气气候也不容许发展先进的农业。

言外之意,我们所处的暖期已经持续了一万年,早该进入冰期了。而且几个世纪前,地球已经发出了要变冷的讯号,比如十五世纪初开始,地球上出现了小冰期。这些小冰期对于北方游牧民族生活的影响是巨大的。比如,1640-1700年是这次小冰期中最冷的时期。清军在这一时刻,南下进攻中原,很大的原因就是冰期导致草原环境恶化的结果。

可是,人类工业革命突然到来,向大气中放出来巨量的二氧化碳。二氧化碳是温室气体,会引起全球气温不降反而上升。目前的科学家就分成两派,一派认为温室气体打破了地球的自然循环,在这样下去,全球就要遭殃。于是199712月,千全球签署《联合国气候变化框架公约的京都议定书》,以期通过全球努力减少二氧化碳的排放。

可是,二氧化碳的排放其实就是目前各个国家的国家化程度的直接衡量参数。对于发展中国家来说,不让排放二氧化碳,工业没法发展。这其实是一个世界性的政治难题。

另外一派人认为,恰恰是二氧化碳排放造成全球变暖,从而抵消了自然降温的趋势。不然全球就会进入冰河时代。

其实,对于进入冰河时代,海平面下降100多米,对于我们中国来说领土可就大了很多。我们东边的大陆架水深很浅,到时候会有很大一片裸露出来。这样的便利,欧洲可没有。那里的大陆架很小,很快就变陡进入深海大洋。

当然,这样的大规模的全球降温,对于全球农业肯定是个不小的打击,对人类的生活模式以及社会观念也会有很大的冲击。




http://blog.sciencenet.cn/blog-1057014-1177341.html

上一篇:解读地球 第十一节--环太平洋圈
下一篇:解读地球仪 第十三节--中美洲的陨石坑

8 梁发云 张学文 晏成和 范振英 徐义贤 檀成龙 韩玉芬 刘光银

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-10-20 01:22

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部