關于天空的過去、現在和未來

王嶸

日升月落，四季脈動，從赤道到極地的人類，仰望著不同的天空，思考著明天的天氣、這一季的收成、下一代的基礎教育、來年的遠航計劃……

宇宙遼闊，地殼以上，和人類聯系最緊密的便是大氣層。它除了賦予我們冷暖的天氣，還潛藏著更為廣遠的地球歷史和未來預言。

45億年前

時光追溯至45億年前，遠在人類誕生以前，我們的天空可能更像一個危險的“化學倉庫”。大氣層中充滿了甲烷、氨氣、水蒸氣等，卻缺少生命賴以生存的氧氣。而甲烷、氨氣等對可見光的散射效果主要偏向長波長的紅光，因此在很多億年的時間里，天空呈現出暗淡的紅棕色。

25億年前

巨大的變化發生在約25億年前，一種叫藍綠藻的微生物開始通過光合作用釋放氧氣，地球由此進入“氧氣大爆炸”時代。氧氣對短波長的藍光的散射效果較強，當太陽光穿過大氣時，藍光會更多地散射到各個方向，這讓天空的顏色開始轉變為我們如今熟知的蔚藍色。再往后，地球的氣候在冰期和間冰期之間周期性轉變，天空的云層、溫度和顏色等也隨之發生劇變，而造成這些變化的具體原因，以及對地球環境的影響，直到今天仍然是科學家努力追尋的答案。

1815年

自公元前1萬年左右，地球進入現代溫暖期，人類逐漸繁衍壯大，雖說不總是風調雨順，但比起過去，這1萬年的大氣層實在是乖得很。當然，其中也有很多小插曲，比如在公元1815年，印度尼西亞坦博拉火山爆發，產生了人類歷史上最強烈的火山活動之一，大量火山灰和氣溶膠擴散到大氣中，導致了所謂的“無夏之年”。在“無夏之年”，太陽光線受到阻隔，部分地區出現長時間的連續陰雨，光照不足使得人們觀察到的天空比平?；璋档枚?。由于火山爆發釋放的大量硫化物氣體在大氣中形成硫酸鹽氣溶膠反射和散射陽光，人們在不同語言的史籍中記載了很多異常的晚霞和晨霞，它們呈現出鮮艷的紅色、橙色或黃色。這番景象，很可能與6600萬年前恐龍滅亡時看到的天空一致。就在一年后的1816年，北半球的夏季異常寒冷，歐洲、北美和亞洲部分地區出現了大范圍的農作物減產，饑荒、不安和動蕩充斥著地球的各個角落。

19世紀

18世紀末19世紀初，工業革命開始，人類對天空的影響愈加顯著。大規模的煤炭燃燒，使得大氣中的二氧化碳和其他溫室氣體含量急劇上升。在大量煙塵和硫化物的刺激下，本就處在盆地又氣候多變的倫敦坐實了“霧都”的稱號。在這種環境中，不要說仰望星空，人類連自身安全都無法保證，1952年12月的“倫敦煙霧事件”就持續了數日，造成4000多人死亡，10萬人罹患呼吸系統疾病。

20世紀

20世紀中期以來，含氯和氟的化合物被廣泛用于制冷、發泡劑和清潔劑中。這些物質在大氣中緩慢上升至平流層，受到紫外線的照射后，釋放出氯和溴原子，破壞臭氧分子，導致距地面15千米至35千米的平流層中的臭氧層出現“臭氧空洞”。珍貴的臭氧層是怎樣形成的呢？太陽紫外線照射帶來的光化學反應，將氧分子（O2）分解成單個氧原子，再與其他氧分子結合，形成臭氧（O3），經過數以億年的積累才形成臭氧層。而給臭氧層挖個“洞”，我們只花了50年（借助衛星，我們能看到在南極上空這個明顯的空洞）。臭氧層的主要作用是吸收太陽輻射中的大部分紫外線，這些紫外線對生物組織具有高度破壞性，能夠引起皮膚癌、眼疾和其他健康問題，這也是人類通過自身健康能夠“看到”大氣中臭氧空洞的一個重要方式。

未來

當時間來到未來，人類的深度入場將讓未來天氣受兩種力量的驅動：人為因素和自然因素。正如過去的1萬年，自然因素如日照時長、地形、洋流、地球活動等都會對天氣產生影響，但根據氣候模型的預測，如果人類不采取行動，本世紀內溫度升高很有可能超過3 ℃。到時候，熱帶地區的高溫期會更長，更高的海平面會淹沒更多低洼地區，陸地冰川融化將導致淡水資源更加短缺……

對人類來說，未來的天空充滿了挑戰和希望。只有采取有效的措施，減少對環境的破壞，改善能源結構，并投入更多力量進行氣候科學研究，我們的下一代才有希望看到更藍、更清的天空。

當然，45億年了，地球剛剛邁入中年，雖常有些頭痛腦熱，但總體安康。至于仰望天空的是藻類、恐龍，還是“兩腳神獸”，或者干脆沒有觀眾，地球表示，其實都無所謂。