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科学家预言2030年太阳:称2030年太阳将“休眠”?

2019-08-31 01:48奇象网

科学家预言2030年太阳:称2030年太阳将“休眠”地球将大幅下降

太阳将在2030年“休眠”

据英国《每日邮报》网站7月10日报道,近日,科学家警告称太阳将在2030年“休眠”,这将导致地球气温大幅度下降、使得地球步入“小冰河期”。

这一发现是在英国皇家天文学会于威尔士兰迪德诺召开的国家天文会议上公布的。瓦伦蒂娜•扎尔科夫教授及其研究团队在会上介绍了他们研发的太阳活动周期新模型,该模型关注太阳两个层面——一个靠近太阳表面,另一个深入太阳的对流区——的发电机效应,预测到太阳活动将在2030年左右减少60%,届时地球将很有可能进入“小冰河期”。

扎尔科夫的研究发现,在太阳活动的第25周期(该周期的太阳活动在2022年达到峰值),被列为观测对象的太阳两个层面的电磁波开始相互抵消;进入第26周期(2030年至2040年)后,这两个层面的电磁波变得完全不同步,导致太阳活动剧烈减少。

“在第26周期,这两个层面的电磁波完全互为镜像——在相对的太阳半球同时达到峰值。”扎尔科夫说,“它们的相互作用是极具破坏性的,近乎相互彻底抵消。我们预测这将引发与‘蒙德极小期’相同的效应。”

公元1645年至1715年是蒙德极小期,在此期间太阳活动非常衰微,持续时间长达不可思议的70年,此时也恰好是地球的小冰期,但两者是否有关联,仍然没有定论。当时在寒冷的冬季,英国大部分河流都冻结了,当代油画显示人们甚至能够穿着旱冰鞋横穿泰晤士河。

全球变暖引发的极端气候事件及生态系统变化越来越受到关注。7月10日,英国《每日邮报》援引英国女科学家瓦伦蒂娜·扎尔科瓦(Valentina Zharkova)在2015年英国国家天文会议上的报告内容报道称,2030年后,太阳会休眠,地球可能进入小冰期。

7月13日,瓦伦蒂娜告诉澎湃新闻,根据她提出的太阳活动的新模型,15年后,在2030年左右,太阳活动将会急剧减少,而这一状态将持续约33年。

她强调,人类可能因此经历小冰期,因为太阳辐射会减少2瓦/每平米,但前提是,太阳活动减少到1645-1715年的水平。300年前的这70年中,太阳活动急剧降低,被称为“蒙德极小期”,而这70年也正好处于小冰期。

小冰期是气候史上距离当代最近的一段冷期。著名气候学家、北京大学物理学院大气与海洋科学系教授王绍武等人发表的论文《中国小冰期的气候》显示,小冰期一般泛指1550到1850年气候相对寒冷的时期,中国近千年可能出现过的5次冷期之一是1560年到1690年。

王绍武2010年发表论文的《中世纪暖期和小冰期》称,根据全球10个序列50年平均温度,近千年最暖在11世纪,最冷在17世纪,二者平均温度相差1℃,其中,17世纪的平均温度比近千年平均温度低0.7℃。

但中国国内多位专家向澎湃新闻表示,瓦伦蒂娜的太阳活动新模型有待现实检验,太阳活动届时是否会减少,尚属理论推演

。即使太阳活动减少,地球未必会进入小冰期,因为人类排放的温室气体造成的温室效应不容小觑。

一个太阳活动周中,三个不同时间点的太阳活动的比较:从极小到极大。

发现太阳有两个“心跳”,建立新模型

英国皇家天文学会的官网信息显示,172年前,人类首次发现,太阳活动是有规律的,它有周期,约10-12年一个轮回。但在每个周期中,太阳活动的多少和剧烈程度都有一些不同。一些科学家认为,这种“不同”或偏差是位于太阳内部对流区的等离子体运动造成的,但他们提出的模型都不能完美地解释或预测偏差的出现。

天体物理学博士瓦伦蒂娜现在是英国诺桑比亚大学(Northumbria University)数学与信息科学系的教授。7月5日到9日,在英国威尔士由英国皇家天文学会举办的2015年英国国家天文会议上,瓦伦蒂娜提出太阳活动的新模型—“双发电机模型”。与此前其他科学家的模型相比,瓦伦蒂娜增加了一个“发电机”。

英国皇家天文学会称,新模型的准确度惊人。瓦伦蒂娜说,她的模型计算出的结果与太阳活动的历史结果高度吻合,“准确度达到了97%”。

中科院云南天文台首席研究员林隽解释说,太阳活动是发生在太阳大气层中的现象,包括太阳黑子、耀斑等。太阳活动减少,一定程度上意味着太阳辐射减少。

目前太阳辐射的数值约每平方米1400瓦。太阳内部对流区的等离子体运动和太阳表面区域存在等离子体运动分别被称为“发电机”,它们对太阳活动产生重要影响,一直以来,两个“发电机”分别被研究,但瓦伦蒂娜把它们综合起来研究,是创新,也是往前走了一步。

瓦伦蒂娜告诉澎湃新闻,应用这一新模型并进行预测的论文实际上在2014年11月已经发表在学术杂志《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)上,论文的题目是《通过第21到第23太阳活动周期中太阳背景磁场的变化对太阳活动进行的预测》(Prediction of solar activity from solar background magnetic field variations in cycles 21-23)。

她说,研究人员通过对太阳背景磁场进行“主成分分析”,她们发现了一对电磁波,分别与两个“发电机”有关—一个电磁波产生于太阳内部的对流区的底部,一个电磁波产生于太阳的表面区域,像是太阳的两个心脏产生的两个心跳。它们能够表征太阳活动变化,在此基础上,研究人员建立了太阳活动的新模型。这两个“心跳”频率相似,但不完全相同,更关键的是,它们的相位存在差异。

相位差异,就像是两个人,差不多同一时间迈左脚、迈右脚,但步调并非完全一致,随着时间的变化,他们的差异也将不断变化,有时协同促进,有时互相牵绊。这种变化,有助于解释太阳活动在每一周期中的“不同”。

冰川。太阳“休眠”造成的影响,还要和温室效应“比拼”。

2030年左右太阳活动或急剧减少,但未必进入冰期

中科院紫金山天文台研究员季海生告诉澎湃新闻,“双发电机”模型刚刚出现,学界并未认可。近几十年来,有很多的模型和模拟来预报太阳的中长期变化,大都不成功。如果预测真的获得成功,“双发电机”模型的贡献会非常大。

此外,他解释说,从直观上来讲,“双发电机”模型是由两个不同周期函数叠加得到的,有更大的自由度,这也许是为什么它更容易通过参数的调整,更加完美地解释了太阳的周期变化。

根据这一新模型,瓦伦蒂娜认为,人类即将于2030年左右,第26个太阳活动周期迎来另一个“蒙德极小期”。该时期的的太阳活动将急剧减少,与现在相比,将减少约70%。如果太阳活动减少到上一“蒙德极小期”的水平,地球将经历小冰期。“地球气温届时将降低,但降低多少,我们现在只能推测。”瓦伦蒂娜并未透露这一推测的数字。

但季海生认为,目前还没有可信的模型能够预测十来年后的太阳活动,太阳“蒙德极小期”与地球小冰期可能只是时间上的耦合。从大的空间和时间尺度来讲,太阳辐射是地球气候演化的主导条件,比如主导春夏秋冬的季节更替。地球上的天气也有可能与太阳活动相关联,但遗憾的是,人类还未掌握这一过程的物理规律。目前也没有直接的证据,或可信的物理模型说明,太阳活动的减少,一定会导致地球温度的降低。

王赤是中国科学院空间科学与应用研究中心研究员、副主任,兼任空间天气学国家重点实验室主任。他告诉澎湃新闻,上一次小冰期(1645-1715),太阳活动正好急剧降低,但二者是否是因果关系,尚无定论。此外,太阳活动在2030之后是否减少,现在都还是理论推演。王赤主要研究的领域是空间物理和空间天气,

长期从事太阳长周期变化及其对地球全球变化的影响的中科院云南天文台研究员李可军告诉澎湃新闻,太阳活动的减少未必会导致地球进入小冰期。他认为,在这一问题上,要考虑人类活动的影响,因为工业生产、汽车等排放的温室气体对地球气候、气温造成的影响甚至超过了太阳活动的影响。

对此,瓦伦蒂娜回应称,正如全球变暖的支持者所说的那样—太阳“休眠”造成的影响,还要和温室效应“比拼”,但时间很快就会证明,谁是对的。

除了对太阳活动11年周期的研究,瓦伦蒂娜透露,她们还发现了一个长达330-400年的太阳活动周期,并预测了2000年中的太阳活动情况。

【对话】

“时间很快会证明谁是对的”

澎湃新闻

根据您的研究,2030年后,太阳会休眠,地球正走向一个“小冰期”,这样的表述准确吗?

瓦伦蒂娜

是的。我们的确研究发现,第26个周期的太阳活动将比现在减少约70%。我们正处于第24个太阳活动周期中,今年是该周期的峰年。

22年后的2037年是第26周期的峰年,该周期开始于2031到2032年之间。届时太阳活动会减少,这会对地球大气层产生什么影响,我们现在还不知道。

但如果太阳辐射减少到上一“蒙德极小期”—1645-1700年的水平,那的确会是一个小冰期。

虽然我们根据模型的计算结果显示,即将到来的“蒙德极小期”为第25周期到第27周期,时间长度比上一个“蒙德极小期”要短,因此,导致地球降温的幅度也会比上一次小,此外,正如全球变暖的支持者所说的那样—太阳“休眠”造成的影响,还要和人类排放的温室气体造成的温室效应“比拼”,但时间很快就会证明,谁是对的。

澎湃新闻

在这一模型中,太阳活动减少,导致地球进入小冰期?

瓦伦蒂娜

模型预测结果显示,在第26个太阳活动周期中,太阳活动会急剧减少。如果它降低到上一“蒙德极小期”的水平,太阳辐射将减少2瓦/平方米。这意味着,地球温度将下降,但具体下降多少,我们现在只能推断。

澎湃新闻

这一模型是如何建立的?

瓦伦蒂娜

2012年、2013年、2014年,我们各发表了一篇学术论文。其中关于新“蒙德极小期”的预测在2014年的论文中已经报告。

我们对太阳背景磁场进行了“主成分分析”(Principal Component Analysis)。这种分析让我们把磁场数据的维度降低了,就像光的色散一样,把白光通过棱镜分解开,变成彩虹条—赤橙黄绿青蓝紫。

把数据的维度降低后,我们就能把不同的电磁波和不同的太阳物理过程对应。

我们发现了一对能定义太阳活动周期的电磁波。我们率先意识到它们分别产生自太阳的两个不同层面:内部的对流区和表层区域。把它们跟太阳的两个“发电机”联系起来。

这对电磁波的频率接近,不完全相同,存在一定的相位差,这导致它们不断产生差异。

我们发现,从太阳的第21个活动周期到第24个活动周期,这对电磁波的相位差不断增大,在2037年,它们的相位差接近11年,这意味着,它们不再互动,而在不同的太阳半球分道扬镳了,这被称为相消干涉,导致太阳活动减少。

澎湃新闻:磁场数据来自哪里?

瓦伦蒂娜:来自美国斯坦福大学威尔克特斯太阳观测站(Wilcox Solar Observatory)。我们研究了3个太阳活动周(第21、第22、第23)的太阳背景磁场数据。

澎湃新闻:为什么只研究了3个?

瓦伦蒂娜:因为他们的观测开始于1975年,那接近第21太阳活动周开始的时间,也就是说,在第21太阳活动周之前,没有完整的磁场数据。

澎湃新闻

接下来有什么研究计划?

瓦伦蒂娜

我们有一篇新论文即将在《自然》(Nature)上发表,我们发现了太阳活动的一个长周期,时间长度达330到400年。我们推测了时间长度为两千年中的太阳活动,往前一千年,往后一千年,跟目前所知的所有特征事件(蒙德极小期、道尔顿极小期、中世纪暖期、现代暖期)契合得都比较好。