太阳黑子对地球气候的影响?

太阳黑子对地球气候的影响?
太阳黑子对地球气候的影响?

太阳黑子对地球气候的影响?
很明显,太阳是地球上光、热和生命本身的源泉.甚至在史
前时代,人类就必定会把太阳当做神来崇拜,我们所知道的第一
个一神论者,是公元前1379年取得埃及王位的法老埃赫那顿,他
就把太阳当做惟一的神.在中世纪时代,太阳是完美的象征,虽
然它本身没有被认为是神,但无疑地认为它代表着上帝的完美.
最早对太阳的实际距离有概念的是古希腊人.阿利斯塔克的
观测指出,太阳离我们至少有数百万公里远,因此根据肉眼所见
的大小来判断,它必然比地球大.然而只是大小尚不能给人以深
刻的印象,因为很容易把太阳设想成是一个仅由非实体的光所构
成的大球.
直到牛顿时代才知道,太阳不仅比地球大,它的质量也远超
过地球.同时还知道,地球精确地沿一定的轨道绕太阳运行,是
因为地球受到太阳的强大的引力场的影响.我们现在知道,太阳
距离地球1.5×108公里；直径1,392,000公里,是地球直径的 110 倍.
它的质量是地球的33万倍,也是太阳系所有行星物质总和的745倍.
换句话说,太阳占有太阳系中99.86%的物质,是这个系统中压倒
一切的首领.
然而我们不应当过分注重它的大小；其实它并不是一个完美
的天体——如果我们像中世纪的学者们那样,把完美定义为亮度
均匀和毫无斑点的话.
在1610年将近年底的时候,伽利略用他的望远镜在黄昏的雾
霭中观察太阳,结果每天都在日轮上看到深色的黑子.根据这些
黑子横过太阳表面稳定前进,以及它们在接近太阳边缘的过程中
缩短的情形,伽利略断定,这些黑子是太阳表面的一部分,同时
推断,太阳在略多于25个地球日的时间内绕自己的轴自转一周.
当然,伽利略的发现遭到强烈的反对；因为根据古老的观念,
这简直就是对神明的亵读.德国天文学家席纳尔也观察到了这些
黑子,不过他认为,这些黑子并不是太阳的一部分,而是一些绕
太阳旋转的小天体,只不过在明亮的日轮的衬托下显得较为黑暗
而已,但是伽利略获得了这场争辩的胜利.
1747年,苏格兰天文学家威尔逊在靠近太阳边缘的地方看到
了一个太阳黑子,当从侧面看的时候,有些内凹,仿佛是太阳上
的一个火山口.这一点在1795年被W·赫歇耳所采纳.W·赫歇
耳认为,太阳是一个既黑暗又寒冷的天体,被一层燃烧着的气体
包围着.按照这一观点,太阳黑子则是一些洞,透过这些洞可以
看到里面那个寒冷的天体.W·赫歇尔猜测,那个寒冷的天体上
可能有一些有生命的东西居住着.（请注意,优秀的科学家也会
提出一些鲁莽的理论,这些理论在当时的知识背景之下,似乎是
合理的,但是随着日后更多证据的累积,终于被证明原来是非常
荒唐的错误.）
实际上,太阳黑子并不真正是黑色的.它们是太阳表面上一
些比较冷的区域,所以看上去显得比较暗.然而,如果水星或金
星运行到地球和太阳之间的话,都会在日轮上显出一个真正的小
黑圆圈.如果这个圆圈移动到一个太阳黑子附近,人们就会发现
太阳黑子其实并不真正是黑色的.


然而即使是完全错误的观点也会有用,因为W·赫歇耳的看
法使人们增加了对太阳黑子的兴趣.
癖好天文学的德国药剂师施瓦贝在这个问题上却有了真正的
突破.由于他白天整天工作,无法晚上熬夜来看星星,便设法给
自己找一件白天能做的事,最后决定观察日轮,寻找接近太阳的
行星,行星从太阳前面经过,可以证实这些行星的存在.
1825年,他开始观察太阳,因而经常看到太阳黑子.过了一
段时间以后,他把行星的事丢到了脑后而开始描绘这些每天都改
变位置和形状的太阳黑子.只要不是全阴天,他就天天观察太阳,
一直坚持了17年之久.
到了1843年,他非常有把握地宣称,这些太阳黑子并不是随
意出现的,而是有一个周期,年复一年,太阳黑子愈来愈多；一
直达到一个顶峰；然后数量逐渐减少,直到几乎没有；于是一个
新的周期再度开始.我们现在知道,这个周期有点不规则,但平
均起来大约是11年.施瓦贝的发现并没有受到重视（毕竟,他
只是个药剂师）；直到著名的科学家洪堡1851年在他的一部科学
著作《宇宙》中提到这个周期之后；才为人们所接受.
此时,苏格兰血统的德国天文学家拉蒙特在测量地球的磁场
强度.他发现地球磁场的强度有规律地上升和下降.1852年,美
国物理学家赛宾指出,这个周期与太阳黑子的周期时间相合.
这样看来,太阳黑子对地球有影响,因而人们开始怀着浓厚
的兴趣研究太阳黑子.每年都根据一个公式给出一个苏黎世太阳
黑子数,这个公式是在苏黎世工作的瑞士天文学家沃尔夫1849年
首先提出的.（他还率先指出,极光发生率的升降也与太阳黑子
的周期合拍.）
太阳黑子似乎与太阳的磁场有关,并且似乎出现在磁力线的
出射点上.1908年,在发现太阳黑子3个世纪之后,海耳探测到
一个与太阳黑子相联系的强力磁场.太阳的磁场为什么会有那些
表现,为什么会在不固定的时间和地点出现在太阳表面上,为什
么其强度会随着某些不规则的周期而增减?这些问题到目前为止
仍属于未能解决的太阳之谜.
1893年,美国天文学家蒙德为了建立伽利略发现太阳黑子后
的第一个世纪中太阳黑子周期的资料,检查了所有早期的报告.
他惊讶地发现,在1645年——1715年竟然没有有关太阳黑子的报
告.诸如J·D·卡西尼等重要天文学家都寻找过太阳黑子,并
对他们一个黑子也没有找到的事发表过评论.蒙德1894年将此发
现予以公布,1922年再次公布,但是,他的工作没有受到重视.
太阳黑子的周期已经被证实得如此充分,以致要说有一段70年的
时间几乎没有太阳黑子出现,这似乎是难以令人相信的.
20世纪70年代,美国天文学家埃迪无意中发现了这份报告,
经仔细检查,发现的确有所谓的蒙德极小期.他不仅重复了蒙德
的研究,而且调查了从包括远东在内的许多地区收集来的用肉眼
观测到的特大太阳黑子的报告——这些都是蒙德未得到的资料.
这些纪录追溯到公元前5世纪,通常每个世纪有5～10次的观测记
录.在这中间也有间断,其中一次间断跨越了蒙德极小期.
埃迪还检查了关于极光的报告.极光的频率和强度以太阳黑
子的周期升降.结果表明,1715年以后这种报告很多,1645年以
前也不少,但是在1645年——1715年却一份也没有.
再者,当太阳磁场活跃并有许多太阳黑子时,日冕会充满日
冕射线而显得非常美丽.当缺乏太阳黑子时,日冕看起来像是毫
无特色的烟雾.日冕在日食时可以看到；尽管在17世纪天文学家
很少旅行去观察日食,但是,在蒙德极小期期间同样存在着日食
报告,这样的报告讲的一律都是没有或很少有太阳黑子时的那一
类日冕.
最后,在黑子极大期之时,会发生一连串的事件,使碳－14
的产量比平常低.因此,可以分析树木年轮中碳14的含量,以碳
14含量的升降来判断太阳黑子的极大期或极小期.这种分析也证
明了蒙德极小期的存在,实际上,在更早的一些世纪中已有许多
个蒙德极小期.
埃迪的报告指出,在最近的5000年内大约有12个周期,而每
次蒙德极小期持续的时间从50年—200年不等. 例如,在1400年
—1510年就有一个蒙德极小期.
既然太阳黑子的周期对地球有影响,我们或许会问,蒙德极
小期对地球有什么影响?这个影响可以说与冷期有关.在17世纪
的第一个10年当中,欧洲的冬天非常寒冷,以致被称为小冰河时
期.在1400—l510年的蒙德极小期期间也很寒冷,当时格陵兰岛
上的挪威移民都消失了,因为天气冷得简直无法生存.