氣候周期性變化

氣候周期性變化，氣象學術語，氣候的最大特點就是它的不定性。經過幾個世紀的研究之後，氣候學家終於發現陸地上觀測到的氣候變化與太陽活動的11年周期有著無可爭辯的聯繫。最新的研究結果辨明，全球氣候變化具有3億年、10萬年、4萬年、2萬年、1500-1800年、200年和60年周期波動。氣候周期性變化同時受到地球外部和本身的因素影響。

基本介紹

• 中文名：氣候周期性變化
• 外文名：climatic periodic variation
•   提出者：王利偉
• 提出時間： 2008年1月
• 套用學科：天體物理，地球物理
• 套用領：域天體物理，地球物理，航天

根本原因

氣候變化究其本質是由於地球表面通過大氣層與外界太空進行能量交換所產生，由於地球本身並不產生很多熱量，因此氣候周期性變化的根源在於地球所接收到的外部輻射總量存在周期性變化，也就是說，根本原因是由於太陽系在銀河系中的運動具有周期性，導致地球所接收的太陽輻射具有周期性變化，從而影響了地球的整體氣候，造成氣候周期性變化。主要是以下兩個方面原因：

地球外部空間原因

首先，簡單說下銀河系的構造。銀河系，有一個中心，有幾個旋臂（具體幾個），旋臂區域是物質密集區，旋臂之外是物質稀少區，如圖所示：

圖一

圖二

（1）當太陽運動到位置一時，此時太陽系處於行星密集地帶。由於周圍行星對太陽的吸引作用使得太陽自身的引力內聚力稍微有了些改變，變小了一點點，於是太陽內部的聚變反應有所減弱，造成太陽輻射的減弱，同時受外部引力影響，太陽系與行星距離被拉開，此外此時星際空間中存在相對較多可以吸收或者阻擋陽光的星際物質，三方面原因導致此時地球受到的太陽輻射減弱，地球應該處於冰期。

（2）當太陽運動到位置二時，此時太陽系處於行星稀少地帶。由於沒有周圍行星對太陽的吸引，太陽的引力內聚力沒有得到改變，所以相對來說太陽活動得到加強，另外太陽系與行星的距離略微有減小，此外星際空間中的物質相對較少，三方面原因導致此時地球受到的太陽輻射得到加強，隨著太陽系向著寬廣的旋臂間的空曠區域逐步靠近，三個方面的因素影響都越來越強烈，地球的溫度隨之也將逐步回升；

由於以上都是周期交替進行，所以，太陽的活動也是起伏變化的，也就是地球所處的空間大環境呈現周期性變化，是地球氣候冷暖周期性變化的根本原因。這是從地球外部的角度所進行的分析。

就算考慮到前面的因素，地球接收到的輻射量應該說變化還是比較小的，為什麼表現出來的溫度變化會比較大？

地球本身原因

地球與很多行星不同的是，表面存在大量的液態水，而且地球自轉軌道與黃道平面接近垂直，直接導致地球兩極長期處於低溫狀態，兩極長期存在冰蓋。

當地球跟隨太陽進入銀河系旋臂中時，此時隨著地球受到輻射的不斷減弱，地球總體溫度降低，南北極的冰蓋將向赤道慢慢延伸，冰蓋的出現進一步的加快了地球變冷的過程，因為冰蓋會將大部分陽光反射回太空，所以一個大冰期是極有可能將整個地球都基本封凍起來。

大冰期之後，開始進入溫暖期，隨著地球接收到的太陽輻射的增強，但由於地球表面冰殼基本不吸收輻射的原因，冰殼外部融化會非常緩慢。不過由於冰殼的隔熱作用地球內部的熱量也逐漸積累，最終將會以火山噴發和地震的方式釋放能量，噴發出的大量火山灰大範圍降落到冰殼表面導致冰雪吸熱量大為增加，可以使冰雪消融的迅速加快。所以冰雪消融的過程很有可能是由太陽輻射增強所決定，由地球內部火山運動所加速。冰雪消融是南北極冰蓋由赤道向兩極退化的過程，當然，高海拔地區冰雪消融非常緩慢，此外融化過程在冰殼內外同時進行。

大致周期

前面兩個原因，決定了地球氣候變化具有周期長，變化緩慢但前後對比強烈的特點。下面就變化周期作進一步探討，既然氣候周期變化由太陽系在銀河系中的相對運動所致，那么首先我們應該了解太陽系在銀河系當中的運動情況。

太陽系在銀河系當中的運動情況

太陽系在銀河中的運動規律

在星體運動中，由於太陽不是銀河系的中心，所以它和絕大多數恆星一樣，在一個以銀心為圓心，以3.3萬光年為半徑的近圓形軌道上旋轉著。儘管太陽系繞銀心旋轉速度高達250千米/秒，圍繞銀心一圈仍需2.5億年。若太陽系已生成46億年，那它才只繞了18圈。

另外，太陽系不但不停地繞銀心運動和自轉，而且與其它鄰近的恆星之間還做相對運動。據觀測，太陽系正在以20千米/秒的速度，緩慢地向著織女星附近的武仙座方向運動。這就好像一群蜜蜂在環繞某一點飛行，對蜂群來說相當於太陽系繞銀心運動，對每一個蜜蜂來說又有相對於其它蜜蜂的運動，相當於太陽系向武仙座的運動。

太陽系在銀河中所處的位置
75年來，科學家通過射電天文學、光學天文學、紅外天文學，甚至X射線天文學等各種技術手段，更精確地測定了銀河系螺旋型兩翼、氣體雲、塵埃雲、分子雲等位置。現代研究得出的基本結論是：我們的太陽系位於銀河系螺旋翼內側的邊緣，距離銀河系中心大約2.5萬光年。

2008年，美國天文學家觀測到太陽系呈現橢圓形，這一情況符合太陽系被兩側的星際物質引力牽扯成為橢圓形的解釋，與太陽系銀河系中所處的位置吻合。

由此可見，在太陽運動進入下一個旋臂之前，地球受到的輻射都將在一個比較高的水平。

關於氣候變化周期的分析

前面知道太陽繞銀心公轉速度為250km/s,轉一圈為2.5億年，同時太陽系與鄰近恆星之間也存在20km/s的相對速度，那么如果以銀河系的其他星體作為參照，那么太陽繞銀河系運行一圈需約32億年，這就是太陽系在銀河系當中運動的大周期，也就是地球氣候變化的大周期。

一個完整大周期當中，又分為很多個小周期，這由銀河系獨特的結構所決定。根據最新的觀測研究表明，銀河系有4個主要旋臂，即4個主要周期平均約為8億年，但若細分，銀河系的旋臂大約可以分出100段小旋臂，如果太陽系在銀河系中相對於其他星體運動時恰好都穿過了這100段旋臂的話，那么小周期就有100個，平均每個周期時間約為3200萬年，我們也不能排除宇宙當中還有暗物質暗能量的存在，導致會有更多個的小周期。這是所有平均的結果，不過由於銀河系物質分布不均勻，其中必然有一些漲落，假定其小周期的波動在3億年到300萬年都有分布，那么這似乎能夠符合地球生命演化的歷史，如恐龍存在的時間跨度為約2億3500萬年至6500萬年前，從恐龍需要溫暖濕潤的總體環境和大量的食物這點來看，即恐龍繁盛區域在赤道附近，植物生長茂盛同時氣溫也較低，後來隨著氣候的變暖，大型恐龍的活動範圍逐步向兩極方向遷移，由於由赤道向兩極光照強度逐漸降低，光合作用為恐龍提供的食物越來越少，導致大型恐龍逐步衰落，小型恐龍逐步登場。後因一場小行星災難導致大型恐龍徹底滅絕，另外小部分的小型恐龍存活下來進化成為鳥類始祖以及爬行蜥蜴。

變化規律啟發

綜上所述，氣候周期性變化的根本原因是由於太陽系運動的周期性變化。此理論結合觀測結果來分析，可知，地球氣候在今後相當長一段時間內都將處於緩慢逐步升溫的過程中，也就是冰期過後的暖期。如果人類不採取措施的話，那么隨著海平面的上升，人類的生存空間將變的狹小。屆時，高原將是人們的棲身之地。當然理論上還是有很多應對辦法，但至少我們也可以將這段時光縮短一些，讓它更遲一些到來，更早一些離去。

從這裡來看，我們人類不應該為這個升溫過程煽風點火，大肆排放溫室氣體，而應該積極提倡低碳環保的生活，積極發展清潔高效的能源技術，不斷努力創造更大的科技進步。