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        關(guān)于天空的過去、現(xiàn)在和未來

        2024-04-17 05:41:35王嶸
        中學生天地(A版) 2024年3期
        關(guān)鍵詞:臭氧層紫外線臭氧

        王嶸

        日升月落,四季脈動,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、來年的遠航計劃……

        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,還潛藏著更為廣遠的地球歷史和未來預(yù)言。

        45億年前

        時光追溯至45億年前,遠在人類誕生以前,我們的天空可能更像一個危險的“化學倉庫”。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、氨氣等對可見光的散射效果主要偏向長波長的紅光,因此在很多億年的時間里,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,一種叫藍綠藻的微生物開始通過光合作用釋放氧氣,地球由此進入“氧氣大爆炸”時代。氧氣對短波長的藍光的散射效果較強,當太陽光穿過大氣時,藍光會更多地散射到各個方向,這讓天空的顏色開始轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀內(nèi)缃袷熘奈邓{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,以及對地球環(huán)境的影響,直到今天仍然是科學家努力追尋的答案。

        1815年

        自公元前1萬年左右,地球進入現(xiàn)代溫暖期,人類逐漸繁衍壯大,雖說不總是風調(diào)雨順,但比起過去,這1萬年的大氣層實在是乖得很。當然,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烈的火山活動之一,大量火山灰和氣溶膠擴散到大氣中,導致了所謂的“無夏之年”。在“無夏之年”,太陽光線受到阻隔,部分地區(qū)出現(xiàn)長時間的連續(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光,人們在不同語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6600萬年前恐龍滅亡時看到的天空一致。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、不安和動蕩充斥著地球的各個角落。

        19世紀

        18世紀末19世紀初,工業(yè)革命開始,人類對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了“霧都”的稱號。在這種環(huán)境中,不要說仰望星空,人類連自身安全都無法保證,1952年12月的“倫敦煙霧事件”就持續(xù)了數(shù)日,造成4000多人死亡,10萬人罹患呼吸系統(tǒng)疾病。

        20世紀

        20世紀中期以來,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?太陽紫外線照射帶來的光化學反應(yīng),將氧分子(O2)分解成單個氧原子,再與其他氧分子結(jié)合,形成臭氧(O3),經(jīng)過數(shù)以億年的積累才形成臭氧層。而給臭氧層挖個“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明顯的空洞)。臭氧層的主要作用是吸收太陽輻射中的大部分紫外線,這些紫外線對生物組織具有高度破壞性,能夠引起皮膚癌、眼疾和其他健康問題,這也是人類通過自身健康能夠“看到”大氣中臭氧空洞的一個重要方式。

        未來

        當時間來到未來,人類的深度入場將讓未來天氣受兩種力量的驅(qū)動:人為因素和自然因素。正如過去的1萬年,自然因素如日照時長、地形、洋流、地球活動等都會對天氣產(chǎn)生影響,但根據(jù)氣候模型的預(yù)測,如果人類不采取行動,本世紀內(nèi)溫度升高很有可能超過3 ℃。到時候,熱帶地區(qū)的高溫期會更長,更高的海平面會淹沒更多低洼地區(qū),陸地冰川融化將導致淡水資源更加短缺……

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

        當然,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”,或者干脆沒有觀眾,地球表示,其實都無所謂。

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        中國蔬菜(2016年8期)2017-01-15 14:23:43
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