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地球气候被间接控制数亿年?金星、木星引力拉扯是祸因

发布于2020-10-29 17:50:44

首图来源:曼彻斯特大学

科学家终于找到一个强力的物理证据证明“米兰科维奇循环(Milankovitch cycle)”假说,即地球公转轨道受到金星、木星两边引力拉拔而发生令人惊叹的规律变化,每 40.5 万年循环一次。换句话说,根据该理论,地球现在正处于趋暖高峰期,等数千年后又会再度冷却并迈入冰河时期。

科学家现在可以非常精确地将地球气候波动、环境变迁、恐龙时代、哺乳动物时代、各种化石与 40.5 万年周期联系起来,比如为何恐龙在三叠纪晚期(Late Triassic)的地理活动范围有限、没有进一步扩散支配地表。

米兰科维奇循环(Milankovitch cycle)是由塞尔维亚地球物理学家兼天文学家米卢廷·米兰科维奇描述地球气候整体运动时所提出的理论:

一、地球自转轴“摇一圈”的进动(注)周期(如下图)约 26,000 年。当自转轴方向在轨道的近日点朝向太阳时,一边半球季节变化较剧烈,另一半球季节变化较温和,在近日点时正逢夏季的半球,接收到的太阳辐射会相对增加、冬季也会相对较寒冷,而另一个半球则会有较温暖的冬季与较凉爽的夏季。

Source:wikipedia

二、地球的椭圆轨道会随着时间而改变(拱线进动,如下图),周期约 21,000 年。

Source:wikipedia

三、地球自转轴与轨道平面间的转轴倾角(也称为倾角或轴交角)每 41,000 年会在 22.1°~ 24.5° 之间缓慢变动,目前转轴倾角约 23.44 度且还在持续减少当中,此运动称为章动。

上述这些周期都会直接影响地球长期气候,但假说怀疑还有另一个时间尺度更大的轨道离心率周期,受地球与太阳系其他行星间复杂的引力作用影响,也就是每 40.5 万年,地球公转轨道会在“近乎圆形椭圆形近乎圆形”之间变化。现在,由罗格斯大学古地磁学家 Dennis Kent 领导的团队第一次找到物理证据证明这项理论。

研究人员从亚利桑那州化石森林国家公园(Petrified Forest National Park)和新泽西州古老河床 2 个地点各自采集一块直径 2.5 英寸、长 1,500 英尺(457.2 米)的深层岩芯样本,前者纪录了火山爆发灰烬层的放射性同位素和反复逆转的地球磁场,后者记录了气候数十万年来的周期性变化(干湿交替),就像一个跨越千万年时间尺度的时钟。

Source:哥伦比亚大学

分析表明,地球公转轨道变化周期已经“间接影响”地球气候至少 2.15 亿年,Dennis Kent 说,这个大周期不会直接影响地球气候,但会控制(增强或削弱)上述几个米兰科维奇循环周期的威力,当轨道离心率达到峰值时,会导致地球季节变化在某段时间内会更加极端,如夏季更热、冬季更冷、雨季更潮湿、干季更旱燥,而当周期来到峰值处,热带地区可能会出现更多降雨现象。是的,目前我们的地球正处于周期变化中间。

Dennis Kent 指出,根据米兰科维奇的理论,我们现在应该正处于最后一个冰河期后,为期 2 万多年的气候暖化高峰期;地球最终可能会在数千年后再度冷却,再次进入冰河时期。这项研究已发布在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS)。

注:进动(precession)是自转物体的自转轴又绕着另一轴旋转的现象,也可称作旋进,在天文学上称为“岁差现象”。





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