假如地球南北翻转会怎么样?

作者: René Cuillierier

来源: 新发现杂志

发布日期: 2021-04-21

本文探讨了如果地球南北翻转,即北极变南极、南极变北极,会对地球气候、日照量以及生物分布产生的影响。文章详细解释了地球自转轴的倾斜、地球公转轨道的椭圆形状以及岁差现象如何影响日照量和气候,并推测在颠倒的地球上可能会出现与现今不同的气候和生物现象。

假如翻转地球,使北极变南极,南极变北极,换言之,令北美洲、欧洲和北亚位于赤道以南,南美洲、非洲、澳大利亚、南极洲和南亚位于赤道以北。如此一来,天空中肉眼可见的星星和星座将不再相同,比如法国人看不到大熊座了,却能看到南十字座……也许有人会说:“这对日常生活没什么影响。”话虽如此,但如果在这个颠倒的平行世界里,人们可能会在出门时偶遇猛犸呢?难以置信吧?至于原因,且听本文为你一一道来。

首先要明白,北半球接受的日照量多于南半球,因为北半球的春夏季更长。不信?或许有人会说:“当北半球处于夏季时,南半球处于冬季,反之亦然。既然每个季节是3个月长,那么两个半球接收的日照量应是一样的。”事实并非如此。日照量不对称的原因在于,地球绕太阳运行的轨道并非圆形而是呈椭圆形。在这个运行轨道上,地球先慢慢靠近太阳,接着又逐渐远离,且当它离太阳最近即处于近日点时,其转速比在远日点时要快996千米/时。

每年地球到达近日点时,北半球都处于冬季,因而北半球的秋冬比春夏要短暂一些,于是北半球比南半球每年多出5天的强光照日。然而在“颠倒”地球上,情况正好相反。一只快要停摆的陀螺想必仍有人会感到不解:“这5天能改变什么?”那就来看看地球的过去是怎样的。地球的近日点并不是一直对应北半球冬季,它实际上随时间而缓慢改变。

这主要是因为地球的自转轴并不固定:它在缓慢旋转,描出一个圆锥面,类似于一只即将停摆的陀螺的旋转轴。这种现象被称为岁差(axial precession)。大约是2万年前,地球的北极在1月时向太阳倾斜,北半球处于夏季。因此那时,北半球的春夏季节比较短暂。想明白猛犸为何会出现了吗?因为与北半球秋冬季相对应的轨道周长较短,公转时间短。因此北半球的秋冬季比春夏季短1。

约1万年后2,由于岁差(即地球自转轴旋转的现象,类似于即将停摆的陀螺的旋转轴),情况则完全相反:北半球的秋冬季比春夏季长3。并没有?或许你认为,北半球没有吸收的太阳能被南半球吸收了,因此整体不会给地球的气候带来任何改变。但事实并非如此。对气候影响更大的是拥有更多陆地的北半球(坐拥全球67%的陆地)。原因之一是冬季时,雪只能覆盖陆地表面,因为海水的结冰点是-2℃,雪落到海面就会融化。

因此北半球的冬季越长,陆地积雪也就越多。然而冰雪像镜子一样反射大部分光线,而非将其吸收。因此整体而言,当陆地面积最大的半球冬季更长时,地球就处于更寒冷的时期(对我们而言是北半球,在“颠倒”地球上则是南半球)。目前北半球的冬季较短,因此气候较热,但在2万年以前,冬季较长,地球反射更多的太阳能,因此那时处于冰川时期!气候影响因素多实际上,除太阳外,还有许多因素也会影响地球的日照量和气候。

地球公转轨道的形状(偏心率)也随时间改变:每10万年从椭圆形渐变成圆形。当公转轨道变为圆形时,四季等长,上述一切就不再成立了。同样地,如果地球自转轴倾斜角度极小,四季也几乎等长。但其实,这个倾斜角度也在变化。而且历史上曾有过北半球冬季变短的时期,但这也没能使气候变暖,因为当时地球气温极低,陆地表面白雪皑皑,反射了额外光照。

不过,正是因为地球存在倾斜角,使北半球高纬度地区日照增多时,南半球地区日照就会相应减少。因此在颠倒的平行地球上,南半球2019年的日照量变化正好与我们的北半球相反。颠倒地球“当下”的气候条件近似于1.5万年前的地球(图示黄点):告别了漫长的冰川期,迎来升温那里目前的气候状况接近于约1.5万年以前的地球。彼时,地球经历了最后一次大冰川期,正开始回暖……因此,假如地球南北翻转,我们或许还能遇见猛犸!

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