- 太阳对地球磁场的影响
随着地球磁场的减弱，人们对其对气候变化的影响产生了许多误解。一些人声称，磁场减弱导致的太阳辐射增加正在破坏臭氧层，导致全球变暖的速度加快。然而，通过了解磁场、臭氧损耗和太阳辐射对地球的影响等，本文可以证明为什么这种说法是错误的。
在深入讨论细节之前，我们需要先了解一下这句话的意思：
- 磁场正在减弱
- 如果磁场较弱，太阳辐射就会增加
- 太阳辐射正在破坏臭氧层
- 臭氧层的破坏会导致更多的全球变暖
在本文中，将讨论这些，无论它们是对是错。此外，我们还会讨论磁场是如何影响地球的、什么是臭氧层、什么是“臭氧层空洞”以及什么是真正导致全球变暖的罪魁祸首。
01磁场
它是什么？
想象一下，在地球内部有一块巨大的磁铁，形状是长方形，与地轴重合，磁铁的磁极靠近地球的地理磁极。但是，这个磁体被翻转了，磁体的南极靠近地球的地理北极，磁体的北极靠近地球的南极。磁力线从磁体的北极到南极。
- 这是地球磁极和地理磁极之间的一种变化。绿色的圆圈代表地球。粉红色的线代表磁北极和磁南极，蓝色的线代表地理北极和地理南极。另外，灰色的线是磁力线。
我们知道，地球实际上并没有一个巨大的磁铁来产生它的磁场。相反，它实际上是由来自外核的铁水流产生的。液态铁的流动产生电流，产生磁场。如果铁水停止流动，那么电流就会停止形成，地球的磁场就会消失。
地球磁场的作用是什么？
磁场是保护地球免受太阳辐射和太阳风伤害的重要屏障。太阳风是由来自太阳最外层大气，也被称为日冕的一组带电粒子——向外的等离子体产生的。这些带电粒子无时无刻不在撞击地球，并有能力摧毁地球的大气层。然而，磁层的强大力量使它们远离大气层。
当来自太阳的磁场线击中行星时，由于磁力线不能穿过像行星这样的导电物体，所以它们会在行星周围形成一个磁层。所以即使没有磁场，每个行星都有一个磁气圈。
- 范艾伦辐射带和地球磁场的不同部分，图片来源学习网
磁场发生了什么变化？
研究表明，磁场正在减弱，磁极正在加速移动。地磁北极正在远离加拿大的北极圈，向西伯利亚靠近。在20世纪90年代中期，北极突然加速移动，从每年15公里多一点加速到每年55公里。
- 1990年至2015年北极磁极的运动。图片来自世界地磁数据中心/京都大学。
这其实不是一个新现象，因为地球的磁极曾经翻转过。最后一次翻转发生在78万年前。然而，41000年前，两极曾短暂地移动过，但并没有完全翻转。过去的反转在地质学上占据了很短的一段时间，大约7000年左右。
- 该模型首次发表于1995年。这个模型成功地再现了地球磁场的强度。左边的图像是磁极反转前的磁场。右边的图像是磁极反转时的磁场。
目前，从SWARM卫星收集的数据显示，磁场每10年减弱5%，而不是每100年减弱5%，这意味着磁场的减弱速度是原来的10倍。这意味着磁场有可能在500年后消失。然而，大多数科学家认为，一个极点翻转需要数千年才能发生。现在，科学家们只能想象如果地球磁场消失会发生什么。
磁场如何影响地球？
许多科学家认为，如果磁场减弱，我们将面临“数万亿美元的损失”。许多灾难的发生会使地球和地球上的所有生物，包括人类，处于严重的危险之中。
例如，如果没有磁场阻挡太阳的太阳风和辐射，进入地球大气层的太阳辐射量就会增加。这可能导致健康状况的恶化，如癌症和DNA突变。
此外，如果没有磁场，来自太阳的带电粒子会带走地球的大气层。这是可能的，因为太阳的太阳风足够强大，它可以很容易地从大气中撕裂气体。这可能会使地球的环境变得与火星相似。
科学家推测，火星过去与地球非常相似，有磁场、海洋和厚厚的大气层。然而，在它的磁场在数十亿年前消失后它使得火星的大气层变得毫无保护。一旦它的大气压力下降到足够低，它的水开始蒸发，直到它也被太阳风带走。
- 这幅艺术概念图描绘了火星早期的环境(右图)——据信那里有液态水和更厚的大气层——与今天火星上寒冷、干燥的环境(左图)形成对比。
由于我们知道磁场正在减弱，太阳辐射也因此而增加，所以有些人认为更多的太阳辐射是造成臭氧损耗的原因。由于臭氧层中的臭氧较少，更多的太阳辐射，尤其是紫外线，会穿透地球，使地球变暖。然而，这是不正确的，请往下看。
02臭氧层
什么是臭氧层？
臭氧层是平流层中的一层薄薄的物质，其中含有大量的臭氧。臭氧是一种由3个氧原子组成的高活性气体。
- 地球大气的不同部分
臭氧层有什么作用？
臭氧层吸收了大部分的紫外线辐，防止有害的紫外线照射到地球表面。
什么是“臭氧层空洞”？
“臭氧空洞”是臭氧层上较薄的区域，允许更多的紫外线进入地球大气层。臭氧层的变薄并不是由太阳辐射的增加引起的，而是由一种叫做氯氟烃(CFCs)的化学物质浓度的增加引起的。这些化学物质以前可以在喷雾罐、空调和制冷剂中找到。然而，加拿大自1996年起就禁止生产CFC产品，而全球对CFC的禁令从2010年开始生效。这是因为人们已经认识到氯氟化碳对地球及其臭氧层的破坏。此外，这些消耗臭氧的化学物质在大气中停留约20-100年，持续地破坏臭氧分子。
氯氟烃是如何破坏臭氧分子的？
当由3个氯原子、1个氟原子和1个碳原子组成的氯氟烃分子被释放到地球大气中时，它们将缓慢地向上漂移，到达平流层，在那里紫外线照射这些分子。这导致氯原子脱离。当氯与臭氧分子碰撞时，它带走一个氧原子，分解臭氧分子。这个反应形成一氧化氯和一个氧气分子(两个氧原子)。一个氯原子可以破坏数百个臭氧分子。
- 这个动画展示了氯原子对臭氧分子的破坏
“臭氧空洞”和全球变暖之间有联系吗？
“臭氧空洞”增加了紫外线照射地球的数量。然而，紫外线不会影响或加剧全球变暖的。全球变暖不是由太阳造成的，而是由二氧化碳等温室气体造成的。
温室气体上升到大气中，导致地球表面变暖。温室气体的增加也阻止热量从低层大气转移到平流层，这样平流层就会冷却。冷的平流层会导致臭氧损耗，并促使臭氧损耗云的形成，即极地平流层云。臭氧越少，释放的热量越少，平流层的温度就越低，这就增加了臭氧的损耗，形成一个恶性循环。
在现实生活中出现这种反馈循环的一个例子是北极和南极上空的臭氧损失。当冬天来临时，极地平流层的温度下降到零下85摄氏度，比平流层的正常温度还要低。这导致了极地平流层云的形成。
03全球变暖
太阳是全球变暖的原因吗？
太阳不是当前全球变暖趋势的原因。虽然过去太阳辐射可能影响了地球的全球温度，但这并不是目前全球变暖趋势的原因。因为自1978年以来，卫星仪器已经直接测量了太阳的能量输出，卫星数据显示太阳辐照度略有下这表明，在过去几十年里，太阳并不是导致全球变暖的原因。
- 此图比较了自1880年以来的全球表面温度变化（红线）和地球接收的太阳能（黄线），虚线显示的是年平均水平。图片来源NASA
到底是什么导致了全球变暖？
如前所述，目前全球变暖趋势的真正原因是温室气体的增加。这些气体吸收热量并阻止热量从大气中散发出去，主要是由人类活动产生的。在所有的温室气体中，有5种排放最多。
- 二氧化碳：它是燃烧化石燃料、砍伐森林和生产水泥等过程的结果。它对全球变暖程度的53%负有责任，并在大气中持续了200 - 30000年。
- 甲烷：它是由畜牧业生产，特别是奶牛、农业和污水处理等活动产生的。它造成了全球变暖程度的15%，并在大气中平均持续了12年。
- 卤代化合物：包括氟氯碳化物、氟氯碳化物和氢氟碳化物。它是诸如空调、电气设备和制冷剂等化学品生产的结果。它对全球变暖水平的11%负有责任，并在大气中持续不同的时间，从几个月到数万年不等。
- 对流层臭氧：它与平流层中的臭氧不同。平流层的臭氧是好的，而对流层的臭氧是坏的。它对全球变暖水平的11%负有责任，并在大气中停留数月。
- 一氧化二氮：主要来自化肥和化学生产。它对全球变暖水平的11%负有责任，并在大气中持续114年之久。
- 这幅图显示了温室气体的种类和丰富的大气气体。右边的图片是温室气体，左边的不是。
04误解背后的真相
在这4个说法中，只有2个是正确的。
首先，磁场正在加速减弱，两磁极正在加速移动。
第二，如果磁场较弱，太阳辐射就会增加。磁场的一个主要作用是阻挡太阳风和太阳辐射。因此，如果磁场减弱，它就无法阻挡所有的太阳辐射，从而增加了地球受到的辐射。
第三，太阳辐射不会破坏臭氧层。真正的罪魁祸首是氯氟烃，这种物质以前可以在气溶胶喷雾罐、空调和制冷剂中找到，也可以在极地平流层云中找到。
第四，受损的臭氧层不会导致更多的全球变暖。大气中温室气体的增加是全球变暖的主要原因。
因此，总的来说，地球磁场正在迅速减弱，而不断增加的太阳辐射正在破坏臭氧层，从而导致更严重的气候变暖，这种说法是错误的。
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