1 地球上的冰川作用
1815年,在印度你西亚松巴瓦岛的一座名叫坦博拉的长期休眠火山突然大规模爆发,这是1万年内最猛烈的一次火山喷发,其规模是1980年美国圣海伦斯火山鹏喷发的150倍,其能量相当于6万颗广岛原子弹。
在那个年代,消息传播的速度非常慢,但是人们还是察觉到了,因为它造成了150立方公里的烟尘布满整个大气层。
春天停止了脚步,夏天不在温暖,被称为19世纪的冻死年,然而检测全球的温度,仅仅下降了1摄氏度。地球上大自然的恒温系统是如此脆弱。
实际上,19世纪欧洲和北美洲就经历了一个小冰河时代,于是开展了各种冰上的活动。
19世纪的地质学家还没有意识到:比起以往的任何时代,他们所处的时一个相对温和的世界;他们所处的大片土地时冰川褪去后形成的。人们习惯了寒冷。
詹姆斯 赫顿 凭借二手资料,成为赞成大规模冰川作用的第一人。一位叫路易斯 阿加西斯的瑞士博物学家开始怀疑这一观点,慢慢的变成全力支持这个理论,并全力专研冰川作用,他钻进极其危险的裂缝和爬上陡峭的阿尔卑斯山峰。
遗憾的是当时支持阿加西斯理论的人非常少,到处冷嘲热风,根本没有引起地质学会的注意。
阿加西斯没有气馁,1841年爱丁堡学会终于承认了阿加西斯的理论的合理成分,但是极其拧巴的肯定,它根本不适用于苏格兰地区。
地质狂人阿加西斯过得非常不容易,他婚姻破裂,希姆帕尔强烈谴责他剽窃了自己的研究成果,夏庞蒂埃不同他说话,而莱尔周围在世的最伟大的地质学家尽管支持他的理论,但是不冷不热。
最后他还是在哈佛大学得到了他渴望已久的荣誉,称为哈佛大学教授。
阿加西斯的理论没能解释导致冰河时代出现的原因,而这项研究已经有人在进行。
2 冰河时代的产生
詹姆斯 克罗尔 写的关于流体尽力学、点力学以及其他学科的文章,其中一篇认为地球轨道的变化很可能时导致冰川期出现的原因。
当时的科学界认为这是代表最高水平的学术论文,当了解到他只不过是一个普通的职员的时候,非常惊讶。
詹姆斯 克罗尔 出生在一个贫寒的家庭,13岁结束正规的教育,之后做过很多工作——木匠、保险推销员、禁酒旅店管理员,然后他到格拉斯哥安德鲁森大学当了一名门房。我猜大概是现在的保安吧。
他静悄悄的晚上在大学的图书馆里自学物理、数学、天文学、流体静力学,以及其他一些新兴的学科,慢慢的撰写一些列论文,尤其是地球运动极其对气候的影响。
克罗尔第一次提出,地球轨道从椭圆形到接近圆形,然后再回到椭圆形的周期性变化,可能是导致冰川时代产生和消退的原因。
克罗尔的接触才能得到人们的普遍认可,他谋得了职位还获得了许多荣誉。
然而阿加西斯的理论很快就不流行了,后来一位机械工程师米兰柯未契发现是因为克罗尔的理论太简单了。
地球再空间运动时,不仅轨道的长度和形状会有所变化,而且朝向太阳的角度——他的倾斜度和俯仰角和摆动都有规律性的变化,所有这些都影响了照射到地面任何一点的阳光的时长和强度。
尤其是,地球再漫长的世界内要经历三种位置变化,即作为的黄赤交角 、岁差、和偏心率。
困难在于周期性变化的时间跨度相差过大,差不多约2万年。他用20年的时间做这件事情,即使在成为战俘的时候,也非常辛勤的工作。
虽然大多数人都认为冰川期出现在冬季寒冷的时期,实际上产生冰川期的原因是凉快的夏季。
冰川期竟然开始于夏季
气象学家奥尔夫瓦尔德米尔 柯本,发现如果在某一地区夏季非常凉快,射来的阳光就会被地表发射,这样加剧了寒冷的程度,使得更多的雪降下来,结果往往使地表的冰雪 永久化,以致冰雪越积越多。
冰川期被认为开始于某个季节反常的夏天,为融化的雪发射了热量,加剧了寒冷的效果。
不仅是地球的运动周期,大陆的分布情况特别是极地陆块的存在,都有可能会影响冰川的周期。
我们非常幸运,赶上了所有的好天气。上几次冰期后的相对暖和的时期,只持续了8000年,我们这一次持续了1万年。
实际上我们依然处于一个冰川期,只不过是一个范围已经很小的冰川期,也就是大约2万年前,地球陆地表面约30%被冰雪覆盖,即便是现在依然由10%的陆地覆盖着冰雪,14%的地区是永久冻土带。四分之三的地球淡水结成冰,南北极由冰盖,这在地球以往的历史中是极为罕见的。
当前的冰川期——实际上是冰河时代——开始于4000万年前的不太严酷的时期。在过去的250万年的时间里,我们经历了17个严酷的冰河时代,这段时期是非洲直立人和现代人生活的时期。
3 地球上的发生过的冰川期
5000万年前,地球上并没有规律的冰川期,第一次大范围的冰川期出现在大约22亿年钱,之后是长达10亿年左右的温暖期。
由于阳光的照射量减少了约6%,产生(或保留)温室气体的能力降低,地球实际上难以保持其热量,地球变得如南北极一样的寒冷,气温降低了45摄氏度,高纬度的并厚达800米,低纬度的也有几十米。
那么地球是怎么重新温暖起来的呢?
这样再一次感谢我们的地壳构造,火山的喷发突破了冰川的封锁。火山喷口出的一些生物也存活下来,这一次高度寒冷时期一直到寒武纪大爆发——生命史上的春天——为结束标志。
很多陆地被厚厚的冰雪覆盖,往下降,在冰川退却12000年后的今天,依然没有上升到原来的位置。
5 我们的下一个冰期
在很长一段时期内,我们认为地球是渐渐进入和脱离冰川期的,其周期在数十万年以上,但现在我们知道情况并不是这样的。
通过对格陵兰岛冰核的测量,表面地球在最近一段历史时期根本不是人们认为的那样,是一个风调雨顺的安身之处,相反它的气候总是在温暖和严寒之间剧烈摇摆不停。
令人不安的是,我们不知道是什么自然现象是的地球的温度发生如此快速的变化。
有些气象学方面的权威认为我们的气候正在变得比以前更加糟糕。
有人认为,气温上升很可能会促使冰川期的到来。气温稍稍上升会使蒸发速度加块,云层加厚,从而使得纬度较高地区的积雪持续不断增加。事实上,全球气温上升可能会使北美洲和欧洲局部地区更加寒冷,这是有道理的,虽然使矛盾的。
气候使多种变量的产物,要理解过去的时期就像预言将来的时期那样困难。令人不可思议的使,在北极发现了霸王龙的化石,那里使霸王龙的老家。
氧同位素研究表明,在阿拉斯加的费尔班克斯地区,白垩纪晚期的气候和现在一样,霸王龙在哪里做什么呢?恐龙怎样在这样的环境中设法生存下来呢?
无论如何,我们必须记住,如果再次开始形成冰盖,这一次由多得多的水可以利用。
而再下一个历史时期,我们将看到大量冰盖融化,海平面上升60米,全世界所有的沿海城市都会被淹没。
在过去50年的时间内,南极洲周围水域的温度上升了2.5摄氏度,如果这一地区发生大规模的他先,全球海平面讲平均上升4.5-6米,而且速度很快。
我们不知道未来年代的气候使严寒还是酷热,但是有一点使正确的,我们生活在刀刃上。
冰川期对于地球不是一件坏事,冰川磨碎岩石和,流线新的肥沃的濡染,开凿淡水湖泊,为数以百计的生物提供养分,推动动植物的迁移,使地球充满生机。
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