地球表面70%以上都被水覆盖,有人戏称地球为“水球”。然而,即使最深的马里亚纳海沟也仅有1万多米深,与地球6000多公里的半径相比微不足道。那么,地球上的水为何没有蒸发殆尽呢?
首先,地球的万有引力可以束缚住大部分的水。其次,受热蒸发的水在上升过程中会冷却凝结成小液滴和小冰晶,形成云,最终以降雨的形式回到大地或海洋,完成水循环。
这个水循环主要发生在大气对流层。当水蒸气上升到12千米的高空时,太阳辐射会将部分氧气分解成臭氧(O3)。
臭氧能够吸收大量的紫外线,导致该区域温度升高,形成上热下冷的稳定气层——平流层。平流层通常是飞机的飞行区域,云层在其下方,水分也难以到达。
大气层的分层结构造就了地球表面的风雨循环,也使得原本可能干旱的大陆获得了降水。大陆降雨溶解了土壤和岩石中的矿物质和盐分,并将它们带入海洋。
海洋蒸发形成降雨,再次冲刷大陆,如此循环往复,导致海水盐分逐渐累积,最终形成了咸水。
太阳辐射:能量之源与灾害之源太阳辐射驱动了地球的水循环,为我们提供了水能。而太阳辐射的不均匀分布,则形成了空气对流的风能,促进了植物和藻类的光合作用,进而为其他生物提供食物,并最终形成化石燃料,如煤炭和石油。
可以这么说,我们所利用的一切能量,都源于太阳辐射。
然而,太阳的恩惠也伴随着洪水、大风等一系列不可控的气候灾害。如果太阳活动过于剧烈,过量的电磁辐射、高能带电粒子流和等离子体云会以不同的速度抵达地球,形成巨大的太阳风暴。
太阳风暴会引起大气剧烈扰动,严重威胁地球内部循环的稳定性。例如,火星稀薄的大气层就被认为是太阳风暴持续剥离的结果。
地球磁场:抵御太阳风暴的屏障幸运的是,地球拥有强大的磁场。地球磁场是由地球内部液态金属流动产生的,比火星的磁场强大得多。
地球磁场不仅使我们能够利用磁针制造罗盘,促进了古代航海事业的发展,更重要的是,它能够屏蔽和发散大部分太阳风暴,并将高速带电粒子转移到两极地区。
这些带电粒子与大气中的原子和分子碰撞,使其进入激发态,从而产生光芒,这就是我们所看到的极光。极光不仅美丽,也是地球磁场保护作用的体现。
由于磁场将太阳风暴主要转移到两极,而两极地区本身就寒冷,对流强烈,臭氧层较薄,因此南北极也成为臭氧层受损最严重的区域,甚至形成了臭氧空洞。
尽管地球磁场提供了强大的保护,但强烈太阳风暴仍然会造成GPS通讯失灵、影响飞机飞行等事件。因此,深入了解太阳活动对地球的影响,并加强空间天气监测和预警,才是长久之计。
空间天气监测:守护地球家园中国气象局已建立先进的空间天气监测系统,利用风云系列气象卫星,包括位于赤道上方的静止卫星(如风云二号)和绕两极旋转的太阳同步卫星(如风云三号),实时监测太阳活动的变化。这些卫星能够捕捉到太阳光球、色球和日冕层的每一个变化,并将数据传回地面,为空间天气预报提供支持。
从古代的地面观象台到如今的太空监测,人类对太阳的观测和研究不断深入。科技的进步使我们能够以前所未有的清晰度认识太阳这一神圣而威严的存在,并更好地理解它对地球的影响。