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摘下温室气体的王冠:行星轨道偏心率控制温室气体
杨学祥,杨冬红(吉林大学)
山火肆虐热浪狂,
冰川融化海水涨。
要问罪魁哪一个?
温室效应自称王。
自称王,不是王,
头上自有太上皇。
轨道三侠定冷暖,
人定胜天费思量。
注:三侠为近日点进动周期2万年,黄赤交角变化周期4万年,轨道偏心率变化周期10万年。
谁控制了行星的温室效应?是太阳风和行星轨道偏心率。当代科学研究一致相信温室效应控制了行星的冷暖,但是,太阳风和行星轨道偏心率对行星温室气体(包括水蒸气、二氧化碳和甲烷)具有定时清除作用。这是10万年天文周期形成冰期的原因。
我们在2006年发现,水星、火星、地球、金星的轨道偏心率分别为0.206、0.093、0.017、0.007,大气浓度分别为极其稀薄、稀薄、标准、浓密。两者成反比的原因是,较大的轨道偏心率使行星在接近太阳时像彗星一样丢失一部分大气。地球轨道偏心率在冰期时增大为0.0607,使大气浓度和二氧化碳浓度变低,降低了对地球表面的保温作用,导致10万年周期致冷作用的增强。由于地球轨道偏心率10万年周期项振幅不到近日点进动2万年周期项振幅的一半,其引起10万年冰期周期的作用受到质疑。大气浓度变化、地壳均衡运动和强潮汐变化三种作用能增强10万年周期作用,给出10万年冰期周期的合理解释。
在第四纪大冰期,地球轨道偏心率在0.0005和0.0607之间变动,导致冰期10万年周期的发生。下一次地球轨道偏心率的极大值将继续清除温室气体,准确迎来下一次冰期。
地球轨道偏心率的极大值不仅具有10万年和40万年周期,而且具有2.5亿年周期。地球仍处于第四纪大冰期,与中生代的温暖期相距甚远,全球变暖不会形成类似中生代的灾难。
对于轨道偏心率最小且有微弱磁场的金星而言,较轻的氢和氧被太阳风吹走,较重的二氧化碳被留在表层,这是金星有浓密大气、高浓度温室气体和高温的原因。
表1 地球自转周期、地质旋回和地磁极性倒转(SteinerJ,1967; 杨学祥等,1998;杨冬红等,2013)
地质界线 | 新生代/现在 | 中生代/新生代 | 侏罗纪/白垩纪 | 古生代/中生代 | 石炭纪/二叠纪 | 下古生代/上古生代 |
年代/102Ma | 0 | 0.65 | 1.36 | 2.25 | 2.80 | 3.45 |
地壳自转 | 减慢 | 加快 | 减慢 | |||
火山活动 | 喷发最弱 | 喷发中等 | 喷发最强 | 喷发中等 | 喷发最弱 | 喷发中等 |
海陆变动 | 大陆为主最大海退 | 由主要是海变为大陆 | 最大海侵 | 由主要是大陆变到海 | 大陆为主最大海退 | 由主要是海变到大陆 |
气候变化 | 第四纪大冰期 | 温暖期 | 石炭二叠纪大冰期 | |||
陆海分布类型 | 大陆集中在北极 | 大陆分散在赤道 | 大陆集中在南极 | |||
造山作用 生物灭绝 | 第三纪大褶皱 | 白垩纪恐龙灭绝 | 石炭二叠纪大褶皱 | |||
地磁极性 轨道偏心率 温室气体 | 反向 变大 减少 | 正向 变小 增多 | 反向 变大 减少 |
参考文献
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Yang D H,Yang X X. Relationship of frequent disasters with geomagnetic weakening (inChinese). Global Geology, 2011, 30(3):474~480
杨冬红, 杨学祥, 刘财. 2006. 2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温. 地球物理学进展, 21(3): 1023~1027
Yang D H, Yang X X, Liu C. 2006. Global lowtemperature, earthquake and tsunami (Dec. 26, 2004) in Indonesia.Progress in Geophysics (in Chinese), 21(3): 1023~1072
杨冬红. 2009. 潮汐周期性及其在灾害预测中应用[D][博士论文].长春:吉林大学地球探测科学与技术学院.
Yang Dong-hong. 2009. Tidal Periodicity andits Application in Disasters Prediction[D]. [Ph. D. thesis]. Changchun:College of Geo-exploration Scienceand Technology, Jilin University.
杨冬红,杨德彬,杨学祥. 2011a. 地震和潮汐对气候波动变化的影响[J]. 地球物理学报, 54(4):926-934
Yang D H, Yang DB, Yang X X. 2011b. The influence of tides andearthquakes in global climate changes[J]. Chinese Journal of geophysics (inChinese), 54(4): 926~934
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