關(guān)于天空的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)

王嶸

日升月落，四季脈動(dòng)，從赤道到極地的人類，仰望著不同的天空，思考著明天的天氣、這一季的收成、下一代的基礎(chǔ)教育、來(lái)年的遠(yuǎn)航計(jì)劃……

宇宙遼闊，地殼以上，和人類聯(lián)系最緊密的便是大氣層。它除了賦予我們冷暖的天氣，還潛藏著更為廣遠(yuǎn)的地球歷史和未來(lái)預(yù)言。

45億年前

時(shí)光追溯至45億年前，遠(yuǎn)在人類誕生以前，我們的天空可能更像一個(gè)危險(xiǎn)的“化學(xué)倉(cāng)庫(kù)”。大氣層中充滿了甲烷、氨氣、水蒸氣等，卻缺少生命賴以生存的氧氣。而甲烷、氨氣等對(duì)可見(jiàn)光的散射效果主要偏向長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅光，因此在很多億年的時(shí)間里，天空呈現(xiàn)出暗淡的紅棕色。

25億年前

巨大的變化發(fā)生在約25億年前，一種叫藍(lán)綠藻的微生物開(kāi)始通過(guò)光合作用釋放氧氣，地球由此進(jìn)入“氧氣大爆炸”時(shí)代。氧氣對(duì)短波長(zhǎng)的藍(lán)光的散射效果較強(qiáng)，當(dāng)太陽(yáng)光穿過(guò)大氣時(shí)，藍(lán)光會(huì)更多地散射到各個(gè)方向，這讓天空的顏色開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀內(nèi)缃袷熘奈邓{(lán)色。再往后，地球的氣候在冰期和間冰期之間周期性轉(zhuǎn)變，天空的云層、溫度和顏色等也隨之發(fā)生劇變，而造成這些變化的具體原因，以及對(duì)地球環(huán)境的影響，直到今天仍然是科學(xué)家努力追尋的答案。

1815年

自公元前1萬(wàn)年左右，地球進(jìn)入現(xiàn)代溫暖期，人類逐漸繁衍壯大，雖說(shuō)不總是風(fēng)調(diào)雨順，但比起過(guò)去，這1萬(wàn)年的大氣層實(shí)在是乖得很。當(dāng)然，其中也有很多小插曲，比如在公元1815年，印度尼西亞坦博拉火山爆發(fā)，產(chǎn)生了人類歷史上最強(qiáng)烈的火山活動(dòng)之一，大量火山灰和氣溶膠擴(kuò)散到大氣中，導(dǎo)致了所謂的“無(wú)夏之年”。在“無(wú)夏之年”，太陽(yáng)光線受到阻隔，部分地區(qū)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)陰雨，光照不足使得人們觀察到的天空比平?；璋档枚?。由于火山爆發(fā)釋放的大量硫化物氣體在大氣中形成硫酸鹽氣溶膠反射和散射陽(yáng)光，人們?cè)诓煌Z(yǔ)言的史籍中記載了很多異常的晚霞和晨霞，它們呈現(xiàn)出鮮艷的紅色、橙色或黃色。這番景象，很可能與6600萬(wàn)年前恐龍滅亡時(shí)看到的天空一致。就在一年后的1816年，北半球的夏季異常寒冷，歐洲、北美和亞洲部分地區(qū)出現(xiàn)了大范圍的農(nóng)作物減產(chǎn)，饑荒、不安和動(dòng)蕩充斥著地球的各個(gè)角落。

19世紀(jì)

18世紀(jì)末19世紀(jì)初，工業(yè)革命開(kāi)始，人類對(duì)天空的影響愈加顯著。大規(guī)模的煤炭燃燒，使得大氣中的二氧化碳和其他溫室氣體含量急劇上升。在大量煙塵和硫化物的刺激下，本就處在盆地又氣候多變的倫敦坐實(shí)了“霧都”的稱號(hào)。在這種環(huán)境中，不要說(shuō)仰望星空，人類連自身安全都無(wú)法保證，1952年12月的“倫敦?zé)熿F事件”就持續(xù)了數(shù)日，造成4000多人死亡，10萬(wàn)人罹患呼吸系統(tǒng)疾病。

20世紀(jì)

20世紀(jì)中期以來(lái)，含氯和氟的化合物被廣泛用于制冷、發(fā)泡劑和清潔劑中。這些物質(zhì)在大氣中緩慢上升至平流層，受到紫外線的照射后，釋放出氯和溴原子，破壞臭氧分子，導(dǎo)致距地面15千米至35千米的平流層中的臭氧層出現(xiàn)“臭氧空洞”。珍貴的臭氧層是怎樣形成的呢？太陽(yáng)紫外線照射帶來(lái)的光化學(xué)反應(yīng)，將氧分子（O2）分解成單個(gè)氧原子，再與其他氧分子結(jié)合，形成臭氧（O3），經(jīng)過(guò)數(shù)以億年的積累才形成臭氧層。而給臭氧層挖個(gè)“洞”，我們只花了50年（借助衛(wèi)星，我們能看到在南極上空這個(gè)明顯的空洞）。臭氧層的主要作用是吸收太陽(yáng)輻射中的大部分紫外線，這些紫外線對(duì)生物組織具有高度破壞性，能夠引起皮膚癌、眼疾和其他健康問(wèn)題，這也是人類通過(guò)自身健康能夠“看到”大氣中臭氧空洞的一個(gè)重要方式。

未來(lái)

當(dāng)時(shí)間來(lái)到未來(lái)，人類的深度入場(chǎng)將讓未來(lái)天氣受兩種力量的驅(qū)動(dòng)：人為因素和自然因素。正如過(guò)去的1萬(wàn)年，自然因素如日照時(shí)長(zhǎng)、地形、洋流、地球活動(dòng)等都會(huì)對(duì)天氣產(chǎn)生影響，但根據(jù)氣候模型的預(yù)測(cè)，如果人類不采取行動(dòng)，本世紀(jì)內(nèi)溫度升高很有可能超過(guò)3 ℃。到時(shí)候，熱帶地區(qū)的高溫期會(huì)更長(zhǎng)，更高的海平面會(huì)淹沒(méi)更多低洼地區(qū)，陸地冰川融化將導(dǎo)致淡水資源更加短缺……

對(duì)人類來(lái)說(shuō)，未來(lái)的天空充滿了挑戰(zhàn)和希望。只有采取有效的措施，減少對(duì)環(huán)境的破壞，改善能源結(jié)構(gòu)，并投入更多力量進(jìn)行氣候科學(xué)研究，我們的下一代才有希望看到更藍(lán)、更清的天空。

當(dāng)然，45億年了，地球剛剛邁入中年，雖常有些頭痛腦熱，但總體安康。至于仰望天空的是藻類、恐龍，還是“兩腳神獸”，或者干脆沒(méi)有觀眾，地球表示，其實(shí)都無(wú)所謂。