杨学祥
你知道吗?美丽的极光每天都在改变着地球:关注火星的历史
2023-12-5 02:39
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你知道吗?美丽的极光每天都在改变着地球

2023年12月04日 21:00 新浪网 作者 CCTV纪录

你知道吗?美丽的极光每天都在改变着地球

【你知道吗?#美丽的极光每天都在改变着地球#】极光,是太阳风与地球大气层相互碰撞时产生的奇妙现象。研究表明,当你看到极光时,有一些氦原子正在向太空逃逸。

#地球每秒约有一公斤大气逃逸到太空# 

#太空遨游纪#

http://k.sina.com.cn/article_1911502981_m71ef388503304me4o.html?cre=videopagepc&mod=r&loc=2&r=0&rfunc=65&tj=cxvertical_pc_videopagepc_r&from=science

相关知识

大气、海洋和尘埃丢失:火星公转轨道偏心率过大不适于人类生存

已有 2152 次阅读 2022-2-18 06:37 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

大气、海洋和尘埃丢失:火星公转轨道偏心率过大不适于人类生存

                                                       吉林大学:杨学祥,杨冬红

      美国“朱诺”号在地球前往木星的飞行当中,发现了尘埃粒子不断撞击到探测器上,数量非常的多,这样也足以证明这些粒子的空间分布。根据这些粒子的飞行轨迹最终美国科学家判断,这些粒子或许来源于火星。换句话说,被称为“沙漠星球”的火星正在为太阳系输送大量的尘暴!

我们在2006年撰文指出, 大气层对行星具有保温作用。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时,太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走,形成背光的气尾;当行星向远离太阳的方向运动时,气尾收缩。行星每靠近太阳一次,就失掉相当多的大气质量。

我们在2006年发现,近日行星水星、火星、地球、金星的轨道偏心率分别为0.2060.0930.0170.007,大气浓度分别为极其稀薄、稀薄、标准、浓密。两者成反比的原因是,较大的轨道偏心率使行星在接近太阳时像彗星一样丢失一部分大气。地球轨道偏心率在冰期时增大为0.0607,使大气浓度和二氧化碳浓度变低,降低了对地球表面的保温作用,导致10万年周期致冷作用的增强。

事实证明,太阳风不仅使火星丢失大气和海洋,而且使火星向太阳系喷出尘暴,就像短寿命彗星不断丢失自身物质,最终完全消失一样。这都是火星公转轨道偏心率过大惹的祸。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1320347.html

火星的大海和大气为什么消失?

日本宇宙航空研究开发机构水谷仁教授认为,金星过去也曾有水,但由于它离太阳太近,及大气中高浓度二氧化碳产生的温室效应,金星表面温度极高,水因此被全部蒸发,消失在茫茫的宇宙,而火星水的消失好像和金星不太一样。磁场毁坏在火星水的消失中起到了巨大作用。在人类居住的地球上,磁场好比盾牌,挡住了太阳向地球倾注的高能粒子,防止太阳风暴直接光临大气层和地面。现在的火星虽然还有很强的磁场,但已经没有像地球这样的规模。火星磁场大概在30多亿年前伴随火星内部的冷却凝固而逐渐被毁坏,使火星难以避免太阳风暴的全面袭击,大气中的水蒸气因此被分解为氢和氧,消失在茫茫宇宙。原苏联“福波斯”2号探测器发现,在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失。科学家根据有关数据推测,过去火星的大气压曾是目前地球大气压的近3倍,而现在只有地球的五十分之一。海水可以变成蒸汽,又可以分解为氢和氧。火星大气的消失过程是问题的关键。

彗星的质量如何逐渐消失?

彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然,沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星,它们会一去不返、逃离太阳系。椭圆轨道偏心率很大的彗星,其公转周期也很长,要几百年乃至几万年才回归太阳系一次,在人类文明史中只有短周期的彗星(公转周期小于200年)才被多次观测到。

肉眼看见的亮彗星,可从形态特征上分为三部分:彗核、彗发、彗尾。彗星头部(彗头)中央的亮点称为彗核。彗发是彗核周围延展相当大范围的朦胧大气。彗尾是从彗头往背向太阳方向延伸很长的淡淡光带。一颗彗星在绕太阳公转中,其亮度和形态随它离太阳远近(日心距)而变化。当彗星离太阳很远时(大于4天文单位),只是很暗的星点状,这主要是赤裸的彗核,或许还有未很好发育的彗发。随着彗星走近太阳,亮度增强,到离太阳约3天文单位时,彗发开始发展,更近太阳时,彗发变大变亮。到离太阳约1.5天文单位时,彗发的半径可达10100万公里。再近太阳时彗发略变小些。彗星过近日点后,随着它远离太阳,彗发也逐渐变小到消失。彗星从远处走到离太阳约2天文单位时,开始生出彗尾。随着彗星走近太阳,彗尾变长变亮。彗星过近日点后,随着远离太阳,彗尾逐渐减小到消失。彗尾最长时达上亿公里,个别彗星的彗尾长达3亿2千万公里,超过太阳到火星的距离。

究竟彗尾是怎样形成呢?17世纪时,牛顿认为彗尾是由于光的斥力作用,即太阳辐射压力。后来发现太阳风是彗星产生彗尾的主要作用力。所谓太阳风就是太阳向外喷射出的高能粒子流,太阳风的平均速度是每秒300500千米,对彗星造成强大的推斥力。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力,所以彗尾要在彗星接近太阳时才出现,彗尾的方向永远背向太阳。当轨道偏心率极大的彗星向太阳靠近时,太阳风和太阳辐射将彗发物质吹走,形成背光的彗尾;当彗星向离开太阳的方向运动时,彗发和彗尾收缩。彗星每靠近太阳一次,就失掉相当大数量的质量,相当于彗星质量的0.1%1%。显而易见,短周期彗星的生命时期是短暂的。彗核表面物质在接近太阳时不断转变为彗发和彗尾,被太阳风吹散到太空[5]

行星的大气是如何消失的?

类比于彗星质量的消失,我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时,太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走,形成背光的“气尾”;当行星向离开太阳的方向运动时,“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次,就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因,也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中,水星与火星的轨道偏心率最大,分别为0.2060.093;而地球的偏心率较小,为0.017,金星的偏心率更小,为0.007。显然,近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失,就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多,大气非常稀薄[6-12]。原苏联“福波斯”2号探测器发现,在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失[34]。这一事实证明了火星背光气尾的存在。由以上推理可知,公转轨道偏心率很大的火星向太阳靠近的时候,背光“气尾”变长且质量损失变大;远离太阳的时候,背光“气尾”变短且质量损失减少。

行星的轨道偏心率不是固定不变的。例如,地球的轨道偏心率有10万年的变化周期,最大值为0.0607,最小值为0.0005。因此,在轨道偏心率最大时,地球大气散失较多,空气稀薄使保温性变差,因而使降温幅度变得更大,这就使地球气候的近10万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小,由此产生的氧气和臭氧的减少或消失可引发大规模的生物灭绝。火星探测发现的过氧化氢表明太阳风的直接轰击可破坏臭氧。美国空间科学研究所的科学家们在火星大气层中第一次发现了过氧化氢。科学家指出,这种化合物有剧毒,几乎可以导致任何生物死亡,也许这就是造成火星大气及其表面没有任何生命迹象的原因。科学家指出,过氧化氢在火星大气中的含量并不大,大概相当于地球大气中臭氧的含量。但是,过氧化氢却是造成火星大气充满二氧化碳和一氧化碳的最主要原因。如果没有过氧化氢的话,火星大气中应该有至少10%的氧气[13]

行星磁尾的形成和作用

地球有相当强烈的磁场,研究地球磁场的结果表明,围绕地球存在着一个地磁场,磁力线就从一极出发通向另一极,磁针在地面上任何一点所指的方向,就是磁针所在地方那个地点的磁力线方向。地球磁场受太阳风的强烈影响。太阳风是一种由太阳发出的高能带电粒子流。因为这些微粒带电,故太阳风具有磁场。太阳风磁场对地球磁场产生一种作用,好像要把地球磁场从地球上吹走似的。在地球的向日面,地球磁场被压缩,磁层顶到地心大约有10个地球半径的距离。在地球的背日面,地球的磁场形成了一个磁尾。在该方向25个地球半径的地方仍可测到地球磁场。磁尾的长度大概绵延40个地球半径左右。磁尾北部的磁力线指向地球,磁尾南部的磁力线则背向地球。磁尾内这两种磁性完全相反的部分之间的界面称为中性面,中性面上的磁场强度几乎是微乎其微。

这样看来,太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾,而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击,因而地磁场对地球大气有保护作用[6-11]。就行星大气散失速度的变化快慢而言,地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的[14]

科学家通过对欧洲“金星快车”探测器收集的资料进行的详细分析显示,常常被视为地球的“孪生兄弟”的金星变得不适合生存,成为炙热的“炼狱”(457摄氏度左右),其实是因为一系列的偶然事件。科学家已证实,金星和地球之间的相似之处被前者历史上的一次重大变化遮盖了,这次变化导致了金星上海洋的消失,充斥着二氧化碳的大气和失控的温室效应,温室效应引起严重的全球变暖[1]。这一推论难以成立。

金星浓密的大气与其公转轨道偏心率小相对应,天文条件决定了金星的大气状况,一系列的偶然事件决定金星温室效应的观点不能成立。地球的偏心率较小,为0.017,金星的偏心率更小,为0.007。在百年的尺度上,地球的大气不会重蹈金星大气的覆辙。

行星的轨道偏心率不是固定不变的。地球的轨道偏心率有10万年的变化周期,最大值为0.0607,最小值为0.0005。因此,在轨道偏心率最大时,地球大气散失较多,空气稀薄使保温性变差,因而使降温幅度变得更大,这就使地球气候的近10万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小,由此产生的氧气和臭氧的减少或消失和气候变冷可引发大规模的生物灭绝[3]。同样,地球大气的密度随地球轨道偏心率变小而变大,由此产生的温室气体积累和温室效应,可能导致全球变暖。地史上10万年的冰期与间冰期的交替变换,反复重复着这一同样的过程。

帕萨迪那加州理工学院的安德鲁-英格索尔说:“因为金星在许多方面接近地球,似乎这两颗行星在开始时是一样的。金星肯定曾有过丰富的水资源,但不知为什么消失了。这种逃逸机制可能与太阳风有关,这种源自太阳的电离子流将原子和离子剥离了大气。但详细情况是对立的[2]。”这一评价是比较客观的。金星浓密的大气与水资源的缺乏是两个对立的现象,难以用磁场较弱来解释。太阳风不仅能剥离氢,也会剥离行星的所有大气。


参考文献

1.任霄鹏。《自然》:金星“炼狱”源于失控的温室效应。来源:科学网。发布时间:2007-11-29 11:29:57http://www.sciencenet.cn/htmlnews/20071129113356943195443.html?id=195443

2.杨孝文。探测显示温室效应失控导致金星成炼狱(组图)20071130 07:20  新浪科技。http://tech.sina.com.cn/d/2007-11-30/07201883477.shtml

3.杨学祥。星空探秘释疑:彗尾、磁尾与“气尾”。 2004-5-26光明网论文发表交流中心。http://www.gmw.cn/03pindao/lunwen/show.asp?id=169

http://www.jylw.com/guest/wzhtml/34/wz85374.htm

4.何德功。火星上的水哪儿去了?磁场毁坏使"沧海""桑田"? http://news.tom.com 200403251306来源:新华网。http://news.tom.com/1003/20040325-777933.html

5.杨学祥陈殿友地球差异旋转动力学,  长春:吉林大学出版社,199885-89

6.杨学祥陈殿友宋秀环太阳风、地球磁层与臭氧层空洞科学(ScientificAmerican 中文版), 1999, 5):58~59

7.杨学祥陈殿友火山活动与天文周期地质论评, 1999, 45(增刊):33~42

8.杨学祥地磁层和大气层漏能效应中国学术期刊文摘, 1999, 59):1170~1171

9.杨学祥陈殿友地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期见:中国地球物理学会年刊2000. 武汉:中国地质大学出版社, 2000. 307

10.杨学祥陈殿友构造形变、气象灾害与地球轨道的关系地壳形变与地震,2000,203):39~48

11Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, Su Hongliang and YangXiaoying, et al, Geophysical and Chemical Evidence in the Depletion of Ozone.J. Geosci. Res. NEAsia, 1999, 2 (2): 121~133

12.杨冬红,杨学祥,刘财。20041226印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006213):1023-1027

13.石头火星发现神秘剧毒物质揭开没有生命存在之谜?http://tech.tom.com 20040302 07:28http://tech.tom.com/1121/1122/200432-84310.html

14.杨学祥轨道偏心率、臭氧洞、地磁强度与气候变化。光明观察。2004-3-16,总127期,http://www.gmw.com.cn/3_guancha/2004-3/16/1080001.htm

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4ec3d95b01000d8f.html


相关报道

移民火星存在漏洞?科学家断然指出:我们可能被火星数据“骗”了

2022-02-17 15:33:58 来源: 迎浅  

如今的火星探测器一个接着一个,随着地球环境的不断恶化,很多人开始怀疑,未来人类真的要搬到火星吗?此前马斯克也曾表示,按照目前人类的科学技术发展,可能会在2050年前将100万人送往火星,还要打造火星城市,但是科学家断然指出,我们可能被火星数据“骗”了,移民火星存在漏洞,我们可能还没真正认识火星,别被马斯克“骗”了。


根据宇宙星体的磁场能量差异,星体的气候和环境也有很大的不同,虽然火星一系列数据都显示适合人类生存,但相比地球,可能还远远不够。火星是太阳系第四颗类地星球,和地球一样拥有人类宜居气候,两地之间也有很多相同之处,如自转周期、四季轮回等等,所以,人类移民火星的声音愈演愈烈。很多人认为,地球符合生命存在的基本条件,根据这种猜想,火星上可能已经存在火星文明。但随着探测器技术的不断发展,真实的火星数据才真正被曝光。


从之前传回来的火星照片我们可以看出,地貌特征似乎和地球非常相似,地表主要由岩石和沙丘组成,由于沙尘过大,且没有植被的驻扎,火星很有可能经常出现沙尘暴的现象,此前著名的机遇号火星车就是因为沙尘暴失去了联系,还有其他的火星车因为沙尘经常附着在太阳能板上,最终导致能量不足而失联。


此外,虽然火星地表荒凉、干旱,但科学家们却发现了液态水的存在,这可以说是人类探测火星多年最不可思议的发现,这些水的体量甚至比北冰洋还要庞大。但是,有一些研究数据表明,这些水可能不是真的。


自从火星发现液态水后,人们移民火星的呼声越来越大,甚至已经有人开始研究移民的具体计划了,如马斯克所言,人类已经掌握往返火星和地球的相关技术,阿联酋也提出火星城市构想。但随着对火星的不断探索,被寄予厚望的火星可能并不如我们所期待的那样。


研究人员表明,火星发现的水源可能是由火山物质形成的,因为雷达回波存在一定的不确定性,此前观测到的地下湖泊和含水层可能并不存在。而这也恰恰说明了我们对火星的认知过于片面和主观,因此,若想更深度的了解火星,还需要科学家们的不断探测。

https://www.163.com/dy/article/H0DU0JE80542OO22.html?f=post2020_dy_recommends


太阳风不仅使火星丢失大气,而且使火星向太阳系喷出尘暴

已有 413 次阅读 2022-2-17 15:16 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

太阳风不仅使火星丢失大气,而且使火星向太阳系喷出尘暴

                        吉林大学:杨学祥,杨冬红


      美国“朱诺”号在地球前往木星的飞行当中,发现了尘埃粒子不断撞击到探测器上,数量非常的多,这样也足以证明这些粒子的空间分布。根据这些粒子的飞行轨迹最终美国科学家判断,这些粒子或许来源于火星。换句话说,被称为“沙漠星球”的火星正在为太阳系输送大量的尘暴!

我们在2006年撰文指出, 大气层对行星具有保温作用。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时,太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走,形成背光的气尾;当行星向远离太阳的方向运动时,气尾收缩。行星每靠近太阳一次,就失掉相当多的大气质量。

我们在2006年发现,近日行星水星、火星、地球、金星的轨道偏心率分别为0.2060.0930.0170.007,大气浓度分别为极其稀薄、稀薄、标准、浓密。两者成反比的原因是,较大的轨道偏心率使行星在接近太阳时像彗星一样丢失一部分大气。地球轨道偏心率在冰期时增大为0.0607,使大气浓度和二氧化碳浓度变低,降低了对地球表面的保温作用,导致10万年周期致冷作用的增强。

事实证明,太阳风不仅使火星丢失大气,而且使火星向太阳系喷出尘暴,就像短寿命彗星不断丢失自身物质,最终完全消失一样。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1320347.html

根据米兰科维奇循环的天文冰期理论:火星目前处于轨道偏心率较大的大冰期时期,地球处于轨道偏心率较小的间冰期时期,金星处于轨道偏心率最小的极热期时期。

轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时产生的大气丢失,是冰期产生的根本原因。大气稀薄不仅是气温低的原因,也是与冰期伴随的生物灭绝的原因。而地球公转轨道偏心率变化周期为10万年和41.3万年等,于0.0050.058之间变化(见米兰科维奇循环)。

在近日行星中金星的轨道最接近圆形,偏心率最小,仅为0.006811。火星和地球10万年后也有可能变为金星目前状态,目前没有成为金星目前状态的可能。

火星的轨道偏心率最大,为0.093,地球的偏心率为0.017,金星的偏心率最小为0.007。在10万年的周期内,地球既不能变为金星,也不能变为火星,地球上的生命也不会完全灭绝。

      所以,在火星、地球和金星发生同样的超级火山活动之后,公转轨道偏心率不同,是决定地球大气标准,金星大气浓密,火星大气稀薄的原因。将火星公转轨道偏心率变小,将金星公转轨道偏心率变大,它们就可能像地球一样存在生命。

       一个星球的变化肯定要经过非常长的时间,也许未来有一天地球也将变得不再适合生命生存,到了那时,等待人类的就只有三种命运:

       一种就是人类和地球上的生命一起,消失在地球上,还有一种就是人类的科技发展到可以逃离这个星球的地步,而且还必须提前预知地球的变化。第三种,如果人类已经发展到能够改变整个星球环境的地步,那么就可以不用为这些灾难所担心。不过,要发展到这种地步,改变行星公转轨道偏心率是最廉价的一种。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1318624.html


参考文献

杨学祥陈殿友火山活动与天文周期地质论评, 1999, 45(增刊): 33-42. Yang X X, ChenD Y. The Volcanoes and the Astronomical Cycles. Geological Review (in Chinese), 1999, 45(supper):33-42.

 Coffin M F, Eldholm O. Largeigneous provinces . Scientific American, 1993, 269(4): 26-33.

杨冬红杨学祥.灾害频发和地磁减弱的关系世界地质,2011, 30(3): 474~480

Yang D H,Yang X X. Relationship of frequent disasters with geomagnetic weakening (inChinese). Global Geology, 2011, 30(3):474~480

杨冬红杨学祥刘财. 2006. 20041226日印尼地震海啸与全球低温地球物理学进展, 21(3): 1023~1027

Yang D H, Yang X X, Liu C. 2006. Global lowtemperature, earthquake and tsunami (Dec. 26, 2004) in Indonesia.Progress in Geophysics (in Chinese), 21(3): 1023~1072

杨学祥,陈殿友,张忠信,宋秀环。地球内核快速旋转与全球变化。科学,1997,(2):53-55

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1325732.html

星空探秘释疑: 彗尾、磁尾与“气尾”


【自然科学小论文】美国“机遇”号火星车的最新探测结果显示,现在干燥寒冷的火星,历史上也许有过一番海涛拍岸的景象,火星表面过去可能部分为咸海所覆盖。如此浩翰的大海现在究竟在哪里?这一番“沧海桑田”的变化原因何在?连日来,日本科学家不断对此发表看法[1]。
1 火星的大海和大气为什么消失?
日本宇宙航空研究开发机构水谷仁教授认为,金星过去也曾有水,但由于它离太阳太近,及大气中高浓度二氧化碳产生的温室效应,金星表面温度极高,水因此被全部蒸发,消失在茫茫的宇宙,而火星水的消失好像和金星不太一样。磁场毁坏在火星水的消失中起到了巨大作用。
在人类居住的地球上,磁场好比盾牌,挡住了太阳向地球倾注的高能粒子,防止太阳风暴直接光临大气层和地面。现在的火星虽然还有很强的磁场,但已经没有像地球这样的规模。火星磁场大概在30多亿年前伴随火星内部的冷却凝固而逐渐被毁坏,使火星难以避免太阳风暴的全面袭击,大气中的水蒸气因此被分解为氢和氧,消失在茫茫宇宙。原苏联“福波斯”2号探测器发现,在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失。科学家根据有关数据推测,过去火星的大气压曾是目前地球大气压的近3倍,而现在只有地球的五十分之一。海水可以变成蒸汽,又可以分解为氢和氧。火星大气的消失过程是问题的关键。
2 彗星的质量如何逐渐消失?
彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然,沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星,它们会一去不返、逃离太阳系。椭圆轨道偏心率很大的彗星,其公转周期也很长,要几百年乃至几万年才回归太阳系一次,在人类文明史中只有短周期的彗星(公转周期小于200年)才被多次观测到。
肉眼看见的亮彗星,可从形态特征上分为三部分:彗核、彗发、彗尾。彗星头部(彗头)中央的亮点称为彗核。彗发是彗核周围延展相当大范围的朦胧大气。彗尾是从彗头往背向太阳方向延伸很长的淡淡光带。一颗彗星在绕太阳公转中,其亮度和形态随它离太阳远近(日心距)而变化。当彗星离太阳很远时(大于4天文单位),只是很暗的星点状,这主要是赤裸的彗核,或许还有未很好发育的彗发

http://www.jylw.com/guest/wzhtml/34/wz85374.htm

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