地球存在一年四季的规律性变化,为什么每3亿年还会出现一次大冰期,造成一场生物大灭绝?这是“造物主”的诅咒,还是地球的循环?

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科学家们通过考古挖掘,从冰渍漂流物、古老岩层的生物化石和受地磁影响的矿石中发现了地质规律,并且得出结论,在地质历史时期,地球共经历了三次大冰期,周期将近3亿年才发生一次。

地球一直在以每年一圈的速度围绕太阳公转,同时以24小时为一圈的速度自转,这个规律不变,那么地球就会一直以相差不大的气候运转,有规律地出现四季变化,为什么还会出现各种冰期呢?

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首先,我们知道地球地四季变化虽然跟地球公转有关,其实还跟另一个因素有关,那就是地球的倾斜角度。因为地球是倾斜的,所以太阳光照射在地球表面才会有不同的角度。

当北半球夏季的时候,太阳直射在北纬23.5°的地区,太阳光几乎垂直照射在地面上,距离最短热,热量最高。这是我国海南一带,所以7-8月的时候,这里比赤道还要热。

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随着地球公转,太阳光直射的位置不断南移,回到赤道,然后到南回归线,这时候太阳光线和北半球地区的角度小,距离远,就会经历冬季。

值得注意的是,地球的公转轨道和地轴的倾斜角度并不是不变的。如果地球的轨道是不变的原形,且轨道不变的话,那么大冰期可能就不存在了。

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但是地球公转轨道是椭圆形的,而且这个轨道的偏心率还会每隔10万年变化一个周期;
地轴倾斜角度则在24.5°至22.1°之间变化,每隔4万年一个周期。
地轴进动造成的地轴摇摆周期(岁差周期),每次需要2.5万年。

而这三个因素叠加的共振,就会每1.5-3亿年一次规律性地影响地球气候,持续上百万年之久。这就与四季交替不同了,因为它是从整体上影响了全球的气候,而并非某一个季节的气候。

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当某一时刻,恰好地球恰好同时满足2个条件,即地轴角度变小、地球在北半球夏季处于远日点时,冰期就会降临。大量的水分会以冰雪的形式被封锁在北半球高纬地区。

巨大的冰盖又会加剧阳光反射,导致气温进一步降低,这又造成冰盖的面积扩大,于是形成冰期的正反馈机制,导致地球陷入冰河时代,海平面下降,植被覆盖减少。

当地球地轴角度变大,高纬度冰盖会开始消融,地球进入暖期。海平面增高,植被覆盖增加,大气含氧量增加。地球气候就这样在冰期与暖期之间摇摆转换。

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除此之外,地球内部的气候变化其实还受到很多因素的影响,比如太阳辐射、地日距离、洋流变化和板块运动等等,但是总体来说也有规律可循,周期大概为4-10万年一次。

比如在1550年-1851年出现的小冰期,被认为是导致明朝灭亡的一大原因,更令人惊讶的是,麻省理工大学的科学家认为,正是太阳活动变强,地球温度升高,导致了这次小冰期。

原来科学家通过研究保存在树木年轮中的放射性碳同位素发现,在14世纪末的时候,太阳辐射异常强烈,导致格陵兰上空产生了高气压,产生的大气环流就开始驱动表面洋流的加速流动。

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1380年,一股异常温暖的洋流开始向北运动,持续了20年时间,导致南格陵兰和北欧的冰川大量融化。于是海水盐度大幅降低,密度较轻,洋流不易下沉,最终陷入缓慢流动和停滞状态。

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由于海水一直呆在北极,所以会慢慢变冷,然后缓慢地向低纬度地区扩张,随后到了15世纪,北半球就出现了大幅度的降温。

目前,科学家通过类似的现象做出了预测,地球或许将在几年后陷入一场持续30年左右的小冰期。因为2019年的一项研究显示,与40年前相比,格陵兰冰盖融化的速度提高了6倍,或许会产生与明朝小冰期类似的效果。

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