周期2030年太阳休眠，凛冬将至 没谱的事儿！

微博上盛传的这样一条消息你又轻信了吗图片来源微博截图

“科学家称太阳2030年将休眠地球温度恐大幅下降”在最高气温已经突破40℃的炎炎夏日微博上流传起来的这样一条消息有没有给你带来一丝凉意或者说寒意呢简单搜索一下很容易查到这条消息的源头。没错又是我们非常熟悉的“老朋友”——英国《每日邮报》。事实上这句话的后半截也就是所谓“科学家称”后面的那句正是《每日邮报》 7月10日报道这条消息时所用的大字标题。考虑到《每日邮报》一贯哗众取宠的鲜明风格他们的报道必须要戴上批判的眼镜加以仔细审视。

那篇报道称一项新研究预言到21世纪30年代太阳活动将减弱60%。

首先需要指出这里说的“太阳活动”并不是指太阳在发光发热而是指太阳上出现诸如黑子、耀斑和日冕物质抛射之类的活动。 以太阳黑子为例在某些年份黑子数目特别多而在另外一些年份黑子数目又特别少。大约从172年前开始天文学家就根据前人的观测总结出一条规律——太阳活动发生着周期性的波动变化时而高峰时而低谷而这个周期大约是11年。

1991年到2001年间太阳图像的蒙太奇拼图可以看到在11年的周期内太阳活动强弱的变化。 图片来源 Yohkoh/ISAS/Lockheed-Martin/NAOJ/U. Tokyo/NASA

这是一条经验性的规律是根据过去的观测归纳出来的。就好像过去每一天太阳都从东方升起 由此我们得出一条规律预言明天太阳照样会从东方升起一样。只不过旭日东升背后的物理规律我们已经一清二楚甚至可以据此精确计算明天的太阳会在几点几分从哪个方位升起。而太阳活动的周期性变化科学家还没有完全弄清楚背后的物理过程。虽然从提出之日起太阳活动直到今天都还遵循着这个规律以大约11年为周期发生着强弱交替的波动但每一个周期太阳活动的确切强弱却又各不相同。

到目前为止没有任何理论或者模型能够准确预言下一个周期太阳活动会剧烈或者平淡到什么程度。 《每日邮报》提到的那项新研究便是试图准确再现太阳活动具体强弱变化的许许多多个理论模型中的一个。它的提出者是英国诺桑比亚大学的数学教授瓦伦丁娜·扎尔科瓦Valentina Zharkova。

扎尔科瓦提出太阳内部存在两个周期虽然都是11年左右频率却稍有不同。这两个周期叠合在一起时而相加时而相抵才导致太阳在每一个周期的活动强弱都各不相同。按照扎尔科瓦的说法他们的模型能够准确再现当前太阳周期的观测数据准确率高达97%。他们还对比了此前的3个太阳周期1976年2008年发现模型预言和观测记录相符得很好。这个模型还进一步预言太阳内部的这两个周期正在错开步调到下下一个太阳周期也就是2030年2040年间它们就将完全相反而相互抵消导致太阳活动强度大幅度减弱。这就是《每日邮报》报道里所说的 “太阳活动将在2030年前后减少60%”。再次强调这里所说的不是太阳发出的光和热会减少60%而是太阳将处在一个漫长的平静时期太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射之类的活动将减少60%。

虽然使用了复杂的数学方法和计算机模拟扎尔科瓦的模型实质上仍然是一个经验性的规律是从过去3个周期对太阳活动强弱的观测数据中归纳出来的。它背后的具体物理过程也就是扎尔科瓦提出的两个周期只是一种科学上的合理猜测。但猜测终究是猜测在得到更多证据的支持之前还不能将它视为是地球自转一般确凿的事实。

退一步说如果扎尔科瓦预言成真那又如何

近400年来对太阳黑子的观测记录可以看到太阳活动以11年为周期发生着波动而在1645年到1715年间黑子的观测记录几乎为零。 图片来源维基百科

太阳活动长期处于平静状态这在历史上不是没有出现过最有名便是“蒙德极小期”MaunderMi n imum。根据历史观测资料从1645年到1715年天文学家极少记录到太阳黑子活动由此推断太阳活动当时处在一个持久的平静期。然而按照《每日邮报》上那篇报道的说法“这导致了伦敦泰晤士河全部结冰泰晤士河上举办的‘冰冻博览会’在当时都成了家常便饭”。 注意这句话可不是扎尔科瓦说的那项研究从头到尾都都只在讨论太阳活动的变化根本未曾提及地球上的气候变化。 

确实不论是欧洲、北美还是中国世界各地在16世纪到18世纪都出现了有历史记录的严寒天气这段时期因此又被称为“小冰期” Little Ice Age。从时间上这段“小冰期”似乎与“蒙德极小期”确有重合。然而根据重建的历史气温记录全球气温下降的趋势始于1560年到1600年间而“蒙德极小期”要到近50年后的1645年才会出现。将气温下降归咎于太阳活动趋于平静至少在时间线上是说不通的。

地质研究则表明地质历史上的大多数“小冰期”都出现在大规模火山活动发生的时候。火山活动会喷发出烟尘包裹住地球遮蔽一部分阳光——这才是导致地球降温的主要原因。至于太阳活动 2001年《科学》杂志上发表一项研究表明 “蒙德极小期”太阳活动的减弱只使当时的地球平均气温下降了大约0.3℃。

如果再次经历“蒙德极小期”地球上的平均气温会有怎样的变化这张图表显示了气候模型模拟的结果。 图片来源 Feulner 2010

2010年《地球物理研究通讯》 Geophysical Research Letters上发表的一项研究甚至已经利用多种气候模型推演了这样一个假设的场景如果地球再次经历长达70年的太阳活动极小期全球气温将会发生怎样的变化

结果出人意料如果再次经历70年的太阳活动极小期那么到2100年全球平均气温只会比不经历极小期低大约0. 1℃与此同时由于其他因素导致地球的升温幅度却可能高达到34℃。换句话说无论是否再次经历“蒙德极小期”未来的地球都要比现在热得多。总而言之扎尔科瓦提出太阳活动将趋于平静这个预言是为了让时间来检验自己的模型是否正确而不是要通过《每日邮报》向全世界发出“凛冬将至”的预警

更何况就算预言成真对于越升越高的地球平均气温来说太阳活动减弱也完全于事无补。

参考文献

Science ?Vol. 294?no. 5549?pp. 2149-2152,?DOI:?10. 1126/science. 1064363

GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 37, L05707, doi: 10. 1029/2010GL042710, 2010