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2014-04-29 00:44:03

高中生學(xué)習(xí)·高一版訂閱 2014年4期 收藏

關(guān)鍵詞：液態(tài)水太陽輻射失控

法國皮埃爾·西蒙·拉普拉斯研究所（IPSL）的動力氣象學(xué)實驗室開發(fā)出一種三維氣象模型，能夠更加準確地預(yù)測因太陽輻射大幅增大引起的地球環(huán)境變化。據(jù)這一復(fù)雜模型預(yù)測，太陽的亮度正在以極為緩慢的速度增強（這一過程與當前的氣候變化無關(guān)），在十億年后，太陽平均輻射達到每平方米375瓦（目前為每平方米341瓦），將導(dǎo)致地表溫度達到70攝氏度，并出現(xiàn)氣候變暖失控的情況，海洋將沸騰并完全消失。此項研究有助于了解未來地球環(huán)境的演化，同時對繞恒星“宜居區(qū)域”的確定和尋找具有液態(tài)水環(huán)境的類地行星有重要價值。

與絕大多數(shù)恒星相同，太陽的亮度正以極慢的速度逐漸增強（有估計認為每10億年增加約7%）。與當前人類活動造成數(shù)十年內(nèi)氣候的變化不同，衡量太陽輻射變化對地球氣候影響的預(yù)期時間尺度以億年為單位。實際上，大氣中水蒸氣總量與海洋溫度有關(guān)，而水蒸氣本身也屬于一種溫室氣體，能夠增加地球溫度。因此科學(xué)家猜測，氣候變暖存在一種失控的極端情況，即隨著大氣中水蒸氣含量的不斷升高，致使地球氣候變得更加不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致海洋沸騰，地表液態(tài)水消失。這一現(xiàn)象解釋了為什么在具有濃密大氣云層的金星，其地表溫度遠遠高于相近軌道的地球。

為了驗證這種失控的氣候現(xiàn)象會否在地球上出現(xiàn)，此前的研究人員曾設(shè)計一種高度簡化的一維模型進行研究，結(jié)果預(yù)測在1.5億年后地球就會失去液態(tài)水并變得像金星一樣炙熱。

而皮埃爾·西蒙·拉普拉斯研究所的動力氣象學(xué)實驗室的發(fā)現(xiàn)使這一結(jié)果比此前的預(yù)測推遲了8.5億年。之所以出現(xiàn)如此大的差別，一個原因是新模型考慮了大氣循環(huán)的作用，即氣流將熱量從赤道轉(zhuǎn)移到中緯度地區(qū)，而太陽輻射增加了大氣環(huán)流，使得亞熱帶地區(qū)變得更為干燥，從而很大程度上延緩了氣候走向“不歸路”。此外，新模型還考慮到云的“保護傘”作用，即云層可反射太陽輻射，減緩地球溫度上升。但最終，隨著太陽輻射的增強，地球在遙遠的未來終將變得不再宜居。

（節(jié)選自中國科技網(wǎng)）

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