地球热层迎20年来最高温 这跟最近的高温天气有关系吗?
7月4日、5日和6日,是地球有记录以来气温最高的三天,特别是7月6日,地球表面以上2米的全球平均气温达到17.23℃,是自19世纪50年代有仪器记录以来,地球上最热的一天。要知道,地球上一次如此炎热,还是在大约12万年前的艾木间冰期。
实际上,2023年,除了地球气温已经爆表,在地表之外的地球热层,也迎来了20年来最高温。根据NASA(美国国家航空航天局)的数据,地球热层在吸收了太阳风暴的能量之后,温度也达到了近20年的峰值。
NASA预计,一次大规模的太阳风暴不久将会再次冲击地球,美国包括马里兰州在内的13个州都可以看到因为此次太阳风暴而产生的极光。
热层很热但总能量不高
地球热层达到20年来最高温,这与气温有没有关系呢?答案是没有关系。
“要解答这个问题,首先是要了解什么是热层。”7月10日,中科院地质与物理研究所研究员任志鹏这样告诉华西都市报、封面新闻记者。
根据大气的垂直运动和对能量吸收等多种性质,大气分成了多个层次。从地面往上分别为对流层、平流层、中间层和热层。一般来说,热层是指距地面85公里高度以上的大气层,能到这个高度的人类飞行器基本只有火箭和人造卫星等。
“热层的能量来源主要是吸收太阳波长很短的紫外辐射,主要集中在远紫外辐射和极紫外辐射上。我们近地面的温度一般是300开尔文,也就是27摄氏度左右;热层的温度普遍最低在600开尔文(约326摄氏度),高的时候能够达到1500开尔文(约1226摄氏度),甚至可以超过2000开尔文(约1726摄氏度),温度远比地面要高。”任志鹏介绍,热层的能量来得快,散得也快,“它的储存效应一般没有那么强,只能持续几天,热层温度因太阳辐射的强度而变化。”
虽然热层的温度远超近地面温度,但是对于气温却没有什么影响。任志鹏介绍说:“大气随着高度的上升,密度呈指数级下降。卫星之所以能够在天上长时间地飞,也跟热层密度很低有关。因此,热层温度虽然很高,但总能量是有限的。而且它起到了一个保护层的作用,把对我们人类有害的很多高能粒子、高能射线都吸收掉了,所以跟地面温度没有太大关系。”
太阳活动可能进一步增强
为什么今年热层温度达到了20年来的峰值?
任志鹏研究员表示,提到大气热层,一般都跟太阳活动周有关系。太阳的活动指数有一个近似11年的周期,而NASA提到的这个20年,实际上是因为上个有着明显太阳活动高年的太阳活动周(即上上个太阳活动周),基本在2003年左右就结束了;紧跟着的太阳活动周里,太阳活动整体偏弱,该强的时候没强起来,导致太阳的紫外辐射整体偏弱。在上个太阳活动周中,甚至还有人类进入空间时代以来太阳辐射最低的两个年份——2008年和2009年。
“这个20年的计算主要是从上上个太阳活动周后期、上一个太阳活动周的整个周期,以及目前这个太阳活动周的起始阶段,由这三段组成的。由于上一个太阳活动周的活动偏弱,导致今年就显得很强。实际上,目前的太阳活动跟2003年的强度差不多,还没有到最强的时候,之后的太阳活动还有进一步增强的可能。”
对航天活动的影响增加
虽然热层的温度上升,对于人类的正常活动影响有限,但是对于航天活动却有不小的影响。任志鹏研究员在谈到这个问题的时候再三提醒:“由于上个周期的太阳活动较弱,对于航天的影响也较小,但是进入新的周期,太阳活动已经恢复到了正常水平,因此对于航天活动还需更加小心地验证。”
“很多卫星飞行高度相对较低,因此大气阻力就成为了决定卫星寿命的重要因素。”任志鹏说,“热层的温度上升,对应的就是密度会剧烈增加,导致这些卫星的寿命成倍缩短。”
2022年初,马斯克的星链由于受到地磁暴的影响,一次性坠毁了几十颗卫星,就是吃了这个亏。当时,星链很可能就是以上个周期太阳活动偏弱的数据为基础,设计了一个较为经济的方案,没想到热层的普通扰动就导致了数十颗卫星坠落。
“其实这也是一个警示。”任志鹏说,“现在太阳活动已经基本恢复到了正常状态,近年来我国的航天活动也在不断增加,对于这方面警示,一定要加倍小心。”
华西都市报-封面新闻记者 闫雯雯
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