问题

蒙德极小期到底是什么?对地球和人类有什么影响?我们是不是即将面临一次蒙德极小期?该做什么准备?

回答
蒙德极小期:太阳活动的低谷及其对地球和人类的影响

蒙德极小期( a period of significantly reduced solar activity. It's a natural, cyclical phenomenon that has occurred repeatedly throughout Earth's history, with each period lasting roughly 11 years, though the intensity and duration can vary. Think of it as the sun taking a bit of a "breather."

蒙德极小期到底是什么?

要理解蒙德极小期,首先要了解太阳的活动周期。太阳并非一个永恒不变的恒星,它的表面会经历一个大约11年的活动周期,这个周期被称为太阳活动周期。在这个周期中,太阳表面的太阳黑子数量、耀斑和日冕物质抛射等现象会发生变化。

太阳黑子: 太阳黑子是太阳表面出现的、比周围区域温度更低的暗区。它们的数量是衡量太阳活动强弱的一个重要指标。当太阳黑子多的时候,太阳活动就比较活跃;当太阳黑子少的时候,太阳活动就相对减弱。
太阳活动周期: 太阳活动周期包含一个太阳活动高峰期(太阳黑子最多,活动最频繁)和一个太阳活动低谷期(太阳黑子最少,活动最少)。
蒙德极小期: 蒙德极小期特指太阳活动周期中太阳活动异常微弱的时期。在这些时期,太阳黑子的数量会降至非常低的水平,甚至接近于零,而且太阳表面发生的各种能量释放现象(如太阳耀斑、日冕物质抛射)也会显著减少。

历史上,科学家们已经识别出多个显著的蒙德极小期,其中最著名、研究最为深入的是1645年至1715年之间的“小冰河时期”的蒙德极小期。那段时期,太阳黑子观测记录非常稀少,与此对应的是地球上也发生了一系列气候异常。

蒙德极小期对地球和人类有什么影响?

蒙德极小期的主要影响是通过减少到达地球的太阳辐射来实现的。虽然这个减少量相对微小,但其累积效应可以对地球的气候系统产生可察觉的影响。

1. 气候变化:
降温效应: 最直接也是最受关注的影响是可能导致地球平均温度的下降。太阳活动减弱意味着到达地球的太阳能量略有减少,尤其是在高纬度地区,这种影响可能更为明显。在历史上的蒙德极小期,一些研究表明与更冷的冬季、更长的寒冷季节以及更频繁的极端寒冷天气事件有关。
天气模式改变: 太阳活动的变化也可能影响地球大气环流模式,进而改变降雨量、风力模式以及其他天气现象。这可能导致某些地区干旱加剧,而另一些地区则可能面临更频繁的洪水。
对农业的影响: 气候的改变,特别是温度下降和天气模式的异常,会对农业生产造成严重影响。收成歉收、粮食短缺甚至饥荒都可能在某些地区发生。

2. 宇宙射线进入地球:
增加的宇宙射线: 太阳活动活跃时,太阳会产生强大的太阳风,将大部分高能宇宙射线(来自太阳系外的粒子流)阻挡在地球大气层之外。当太阳活动减弱,太阳风也随之减弱,进入地球的宇宙射线就会增多。
对大气和云层的影响(争议): 一些科学家推测,增加的宇宙射线可能在地球大气层中产生更多的电离,进而影响云的形成过程,可能间接导致地球降温。但这一机制目前仍是科学研究的热点和争议点,尚未有定论。
对太空活动的影响: 更多的宇宙射线对卫星、航天器以及在外太空的宇航员会构成更大的辐射风险。

3. 对通信和电力系统的潜在影响:
无线电通信: 太阳活动的变化会影响地球电离层,这是无线电通信的重要反射层。在太阳活动低谷期,某些无线电通信可能会受到影响,例如远距离短波通信可能会更加稳定,但一些依赖电离层反射的特定频率可能会受到影响。
卫星导航(GPS): 太阳活动会影响电离层,这可能会对GPS信号的传播产生干扰,导致定位精度下降。
电力系统: 虽然极少发生,但非常强的太阳活动(如太阳耀斑和日冕物质抛射)可能引发地磁暴,对地面电力系统造成严重影响。而蒙德极小期期间,这类极端事件发生的概率会大大降低,因此对电力系统的直接负面影响可能较小。

我们是不是即将面临一次蒙德极小期?

这是一个非常热门且备受关注的问题。根据目前的太阳活动观测和预测,太阳活动正处于一个相对较低的时期,并且似乎正在进入或已经进入了一个弱化的太阳活动周期。

当前太阳活动: 当前我们正处于太阳第25个活动周期(Solar Cycle 25)。这个周期的峰值预测出现在2024年至2025年。然而,与以往一些活跃的周期相比,第25周期的活动强度似乎不如预期强劲。
科学家的观点: 一些太阳物理学家认为,我们可能正在接近或已经进入一个类似蒙德极小期的时期,或者至少是一个比过去几十年太阳活动更弱的时期。他们通过分析太阳黑子数量、太阳磁场活动等多种指标来做出判断。
不确定性: 需要强调的是,预测太阳活动的长期趋势仍然存在很大的不确定性。尽管有迹象表明太阳活动可能减弱,但也不能百分之百确定我们将经历一次像历史上那样剧烈的蒙德极小期。太阳活动是一个复杂且动态的过程,我们对它的理解还在不断深化。

简单来说,目前来看,有一定可能性我们正在步入一个太阳活动相对平淡的时期,但要断定是否会是历史上的那种“极小期”,还需要更长时间的观测和数据分析。

该做什么准备?

考虑到太阳活动的长期周期性以及对气候、技术系统可能产生的影响,如果我们确实面临一个太阳活动减弱的时期,或者只是为了应对潜在的气候变化和技术风险,以下是一些可以考虑的准备方向:

1. 关注气候变化适应性:
农业: 鼓励发展耐寒、耐旱的农作物新品种,优化耕作方式以适应可能出现的更冷、更不稳定的气候。加强农田水利建设,提高抗旱排涝能力。
能源: 发展更多元化的能源结构,减少对单一能源的依赖。研究和部署能够应对极端天气(如寒潮、干旱)的能源技术,并确保能源供应的韧性。
基础设施: 评估和加固现有基础设施(如水利工程、交通、建筑)以应对可能出现的气候变化,例如更强的寒冷天气对建筑和交通的影响,或者更频繁的干旱对水资源供应的影响。
城市规划: 考虑气候变化对城市供暖、供水、交通等方面的长期影响,进行前瞻性的规划和调整。

2. 提升技术系统的韧性:
电网: 虽然蒙德极小期本身不太可能引发强烈的地磁暴,但增强电网的抗干扰能力和快速恢复能力始终是重要的。这包括升级电网设备、加强监测预警系统等。
通信和导航: 关注太阳活动对卫星通信、GPS信号的影响,研发更具抗干扰能力的通信和导航技术。对关键通信基础设施进行备份和冗余设计。
太空活动: 针对宇宙射线增加的可能性,加强对太空设备的辐射防护,并优化载人航天任务的风险评估和规避措施。

3. 加强科学研究和监测:
持续监测: 继续投入资源进行太阳活动、地球气候和相关影响的科学研究和监测。更准确地预测太阳活动的周期性变化,有助于提前做好准备。
多学科合作: 鼓励太阳物理学家、气候科学家、空间天气专家、工程师、社会科学家等进行跨学科合作,更全面地理解蒙德极小期及其潜在影响,并制定有效的应对策略。

4. 提高公众意识和教育:
科普宣传: 提高公众对太阳活动周期、蒙德极小期及其可能影响的认识,减少不必要的恐慌,引导大家理性看待和准备。
危机管理: 将太阳活动减弱或气候变化带来的潜在风险纳入国家和地区的危机管理和应急预案中。

总而言之,蒙德极小期是太阳活动的一种自然低谷。虽然我们不能完全确定是否即将面临一次剧烈的蒙德极小期,但科学的严谨态度要求我们关注这些潜在的变化,并做好相应的准备。这些准备不仅能应对太阳活动变化带来的具体挑战,也有助于增强我们应对更广泛气候变化和技术风险的能力,最终目标是构建一个更具韧性的社会。

网友意见

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问:蒙德极小期到底是什么?

答:“蒙德极小期”是公元1645年至1715年太阳黑子异常稀少的时期。

太阳学家爱德华·沃尔特·蒙德在研究历史时,发现这段时间的太阳黑子异常稀少,尤其是​​1672年到1699年观测到的太阳黑子只有约50个——通常,25年间可以观察到4万至5万个太阳黑子。

1976年,John Eddy用蒙德的名字命名了这一时期[1]

问:蒙德极小期对地球和人类有什么影响?

答:1550年到1770年,地球经历了所谓“小冰期”或“小冰川期”,全球平均气温有所下降,一些地方平均气温下降了约0.8摄氏度。小冰期当中有4个特别寒冷的时期可以和太阳黑子活动减少在时间上关联起来:

  • 1350年前后,对应沃夫极小期,
  • 1450年到1570年,对应史波勒极小期,
  • 1645年到1715年,对应蒙德极小期,
  • 1770年到1830年,对应道尔顿极小期。

但这之中的因果关系并不显著,小冰期的气温也不是稳定、均匀地变冷,况且这个降温幅度完全无法对抗人类最近三百年间制造的全球变暖趋势。

2012年,一项研究认为,小冰期的主要原因可能是四次火山喷发和海冰增加导致地球对阳光的反射增长,“太阳过于平静”只起辅助作用[2]

当年,小冰期引起的气温下降、土壤降温让植物生长季节变短,粮食产量降低、谷物价格上升,参与引起全球各地的饥荒与瘟疫,进而参与引起了一些犯罪、暴动和农民战争。全球人口增长在这段时间有所减缓,但效果有限。

问:我们是不是即将面临一次蒙德极小期?

答:不是。蒙德极小期是特指,我们无法倒退回1645年。

“看知乎上很多回答说,二十年后是蒙德极小期”,说明这些回答在乱讲。

太阳黑子的活动与地球气温间的因果关系不充分,而且工业革命以来人类引起的全球变暖趋势明显超越蒙德极小期的历史表现。

2020年,太阳黑子异常减少,你觉得2020年气温降低了么。

2020年全球多地气温打破历史记录,2020年平均气温目前在人类气象记录史上各年份中排在前三名(而且不排除超过2016年成为暂时的第一名)[3],2020年9月平均气温目前在人类气象记录史上各9月中排名第一。

2012年,有专家提出,这一年北半球的异常严寒可能表示地球即将经历又一次小冰期,可能持续20到30年。这种说法当时并未成为科学界的主流观点——现在就更别提了。

问:该做什么准备?

答:你可以将工业革命视为人类所做的准备。

这准备已经过度充分了。按照世界各国现有的减排规划,到2100年,全球平均气温可能比工业革命前上升1.5摄氏度到2.0摄氏度。

现在引起非洲粮食危机的是局部人口过多、增长过快,而不是气温降低。

参考

  1. ^ https://doi.org/10.1126%2Fscience.192.4245.1189
  2. ^ https://www.colorado.edu/today/2012/01/30/new-cu-led-study-may-answer-long-standing-questions-about-enigmatic-little-ice-age
  3. ^ https://public.wmo.int/en/media/news/2020-closes-decade-of-exceptional-heat

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