塞尔维亚 2000第纳尔 2011.
正面:塞尔维亚工程师米卢廷·米兰科维奇 Milutin Milankovic 1879-1958
背面:米兰科维奇的成就展示
发行:2011年12月30日
米兰科维奇
出生于1879年,原来的专业是土木工程,但他继承了东欧人的传统,精于数学,对冰河期这种带点哲学色彩的问题特感兴趣。第一次世界大战时他成了战俘,但因为他有学问,被允许在布达佩斯的匈牙利科学院图书馆服刑。那时没有微博,米兰科维奇只能靠钻研数学公式来打发时间,这才终于为人类做出了一点贡献。
1941年,米兰科维奇把自己的研究成果总结成一本巨著,取名为《地球日照原理及其在冰河期理论中的应用》(Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitenproblem)。原书以德文写成,直到1969年才被翻译成英文出版,很多人正是通过这个英文版本知道了米兰科维奇取得的成就。
国际学术界把该理论正式命名为米兰科维奇循环理论。这个理论认为地球轨道有3个周期性变化,是决定冰河期的主因。第一是地球公转轨道偏心度(即椭圆程度)的变化,当轨道变得更加椭圆时,地球在远日点接受到的太阳光会偏弱。第二是地轴倾角的变化,地球自转轴的倾斜角度介于21.5度到24.5度之间,角度越大,高纬度地区的冬季就越寒冷。第三是地球的岁差,即当地球位于近日点时北半球有时处于夏天,有时处于冬天。如果近日点时北半球刚好处于夏季,则会更热一些。
这3个周期性变化的时间分别约为10万年、4万年和2万年,它们同时作用于地球,分别对太阳辐射的季节和地理分布造成一定的影响。但是如果你仔细想想的话就会发现,无论怎么变,每年地球接受到的太阳辐射总量都是不变的,变的只是夏季和冬季的温差。而且有人计算过,即使是最极端的情况,因为米兰科维奇循环造成的差异也不到0.1%,难道这么一点变化就会让地球结冰?
正是因为这个疑问,使得该理论刚提出时遭到了广泛的质疑。但是上世纪70年代开始的海底泥芯钻探,以及后来的极地冰芯研究却都证实了米兰科维奇循环的存在。起码在最近的这100万年里,地球温度变化曲线大部分都与米兰科维奇循环理论的预言相吻合。具体地说,从地球温度的变化曲线上能隐约地看到10万年、 4万年和2万年这3个周期的存在。
但是,大部分时间里的温度变化幅度都不大,不足以引发冰河期。目前主流科学界认为,地球大气的温度系统存在很多正反馈机制,放大了米兰科维奇效应,只有放大到一定程度,才会导致地球温度变得极端寒冷,引发冰河期。其中最主要的正反馈机制是极地的冰雪对太阳光的反射,这个很好理解,当极地冰盖面积增加时,白色的冰雪把太阳光反射回了外太空,使得地球吸收太阳辐射的能力变弱,地球平均温度就会变得更低些,导致冰盖面积进一步扩张。
另一个正反馈机制就是地球的碳循环。通常情况下碳循环是负反馈的,比如二氧化碳增加导致光合作用效率增高,等等。但当把海洋考虑在内时,碳循环有时也可以变成正反馈的。地球表面三分之二的面积是海洋,海洋的威力远大于陆地,海洋浮游生物的光合作用效力远大于陆地上的绿色植物。研究显示,米兰科维奇循环会影响到海洋吸收二氧化碳的能力,当大气中的二氧化碳浓度增加时,温室效应相应变强,进一步导致海洋释放出更多的二氧化碳,继续给地球加温。也就是说,二氧化碳通过正反馈机制放大了米兰科维奇循环的效力,是影响地球大气温度变化的一股不可忽视的力量。
事实上,二氧化碳产生的温室效应甚至有可能盖过米兰科维奇循环的影响,比如有人认为恐龙时代的地球之所以格外温暖,并且延续了很长时间,就是因为那段时期地质活动频繁,火山喷发出的大量二氧化碳改变了米兰科维奇循环的正常周期。
据计算,地球目前正好处于间冰期。通常情况下间冰期都很短,但目前这个间冰期恰好属于比较长的一个,而人类正好利用了这段很长的间冰期,发明了农业,并最终进化出了文明。
必须指出,米兰科维奇循环的时间尺度是很长的,一般人不必担心受其影响。比如,地轴倾角的变化将导致北极星不再指向正北方,但起码我们这辈子根本不用担心,因为这个变化的周期是4万年。
下一个冰河期的到来至少还要再等上几万年,但因人类活动造成的二氧化碳浓度上升速度太快了,如果不加控制,其温室效应导致的地球大气温度上升速度将是近几十万年来最快的,地球上的生态系统(包括人类) 将很难适应。这才是主流气象学家们担心的事情。 |