太空僧

熱，真熱！今年入夏以來(lái)，許多國(guó)家的氣象觀測(cè)站的最高氣溫突破歷史極值，氣象學(xué)家表示2023年可能會(huì)成為有記錄以來(lái)最熱的一年。

闊別幾年的厄爾尼諾現(xiàn)象也透露出越來(lái)越強(qiáng)的回歸信號(hào)，世界氣象組織預(yù)計(jì)全球氣溫將在未來(lái)五年內(nèi)不斷刷新紀(jì)錄。

世界好像變得越來(lái)越熱了，而地球的熱量大部分都來(lái)自太陽(yáng)。為了降溫，能不能給地球擋住一部分太陽(yáng)光呢？這樣的“腦洞”似乎很瘋狂，但還真有科學(xué)家想出了不少奇異的點(diǎn)子。

方案一

在大氣層打把傘

火山噴發(fā)，是自然給地球打的一把傘

1991年菲律賓皮納圖博火山爆發(fā)，噴射出的火山灰迅速擴(kuò)散，把天空遮蔽起來(lái)，就像給地面打上一把巨大的太陽(yáng)傘，大大減少了到達(dá)地表的太陽(yáng)光，還能把太陽(yáng)輻射的能量向太空反射回去。這場(chǎng)火山爆發(fā)，意外使得北半球的平均溫度在隨后的15個(gè)月里下降了約0.5℃。

1906年—2005年，大氣層中的硫酸鹽氣溶膠讓地表附近的溫度下降了0.54～0.22℃。

同一時(shí)期由于二氧化碳等溫室氣體的排放，使大氣的保溫作用增強(qiáng)，地表溫度上升了0.87～1.22℃。

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火山灰里有什么：火山噴出的物質(zhì)里面含有大量二氧化硫等揮發(fā)物質(zhì)。硫化物沖上20千米的高空，會(huì)被氧化成硫酸鹽小顆粒，變成漂浮的氣溶膠狀態(tài)。

也就是說(shuō)，一百年間，地球上的大型火山爆發(fā)向大氣平流層注入的氣溶膠，部分抵消了同一時(shí)期的溫室效應(yīng)。但火山爆發(fā)是偶爾發(fā)生的自然事件，而且造成的災(zāi)害很大，所以不能依靠火山噴發(fā)來(lái)達(dá)到給地球降溫的目的。

人為模仿火山噴發(fā)的效果，可以嗎？

既然氣溶膠遮擋陽(yáng)光可以降溫，那么我們可以往大氣層里人工注入氣溶膠嗎？

早在2017年，哈佛大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)就啟動(dòng)了一個(gè)科研項(xiàng)目，想搞清楚利用高空氣球主動(dòng)往大氣的平流層播撒顆粒物，會(huì)產(chǎn)生什么樣的作用，又有哪些潛在危害。

而最引人矚目的，要屬歐盟發(fā)起的“太陽(yáng)地球工程”。他們?cè)O(shè)想在距離地面約20千米的高空，用噴氣式飛機(jī)將少量碳酸鈣或硫酸鹽氣溶膠顆粒物播撒到大氣中，就如同火山噴發(fā)產(chǎn)生的霧霾一樣。

方案分析

優(yōu)點(diǎn)

無(wú)論氣溶膠顆粒物還是投放的載具，成本都不算高昂。

抵達(dá)平流層的難度不高，花費(fèi)時(shí)間少，還能快速起效。

可以在特定地區(qū)的上空進(jìn)行，顆粒物停留時(shí)間有限，不會(huì)造成永久遮蔽。

缺點(diǎn)

人為操縱遮擋陽(yáng)光，可能引起氣候惡化，改變風(fēng)向和降雨量。

在被遮擋陽(yáng)光的地區(qū)，農(nóng)作物或許會(huì)遭遇減產(chǎn)。

飄浮在空氣中的氣溶膠粒子可能被吸入肺中，對(duì)人類健康構(gòu)成威脅。

方案二

在外太空打把傘

比氣溶膠計(jì)劃更瘋狂的，是“地球盾計(jì)劃”。

所謂“地球盾計(jì)劃”，就是往宇宙中發(fā)射一個(gè)類似于盾牌的東西，擋在太陽(yáng)與地球之間，減少太陽(yáng)對(duì)地球的照射。

地球盾要放在哪里？

這個(gè)盾牌必須在地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，依然保持在地球與太陽(yáng)之間，與地球和太陽(yáng)保持相對(duì)靜止。天體物理學(xué)家通過(guò)計(jì)算得出，這個(gè)盾牌只能放在唯一一個(gè)被稱為“拉格朗日點(diǎn)L1”的地點(diǎn)。這個(gè)點(diǎn)位于太陽(yáng)和地球的連線上，距離地球約150萬(wàn)千米。

在這一點(diǎn)上，盾牌可以幾乎不消耗燃料，自動(dòng)保持在太陽(yáng)與地球的連線之間，并隨地球一起公轉(zhuǎn)。這就像在太空中給地球打了一把遮陽(yáng)傘。

盾牌會(huì)擋住什么地方？

我們并不需要遮擋所有太陽(yáng)光，只需要遮擋其中一部分，使地球接收的太陽(yáng)輻射保持在一個(gè)合理范圍內(nèi)?？紤]到盾牌放置在地球和太陽(yáng)之間，因此它遮蔽的區(qū)域應(yīng)該是在赤道附近，隨著太陽(yáng)直射點(diǎn)在南北回歸線之間移動(dòng)。

盾牌需要造多大？

假設(shè)盾牌是一個(gè)圓形，想讓地表平均溫度下降5℃，它的直徑要達(dá)到1400多千米，相當(dāng)于從哈爾濱到廣州的距離。它的面積將達(dá)到650萬(wàn)平方千米，比一半中國(guó)國(guó)土的面積還要大。

這樣的盾牌有多重？

要把這么巨大的人造物運(yùn)到太空中去，最可行的辦法是用最輕最薄的材料去制造它，但透光率又不能太高，否則效果就會(huì)打折扣。同時(shí)這種材料還要能承受太空的嚴(yán)寒和高溫，并且在微小隕石的攻擊下也不會(huì)變形。

詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡用來(lái)遮陽(yáng)的結(jié)構(gòu)，用的是只有頭發(fā)絲那么厚的聚酰亞胺薄膜，上面還加上了硅和鋁的涂層。假設(shè)地球盾也采用類似的設(shè)計(jì)，那么它的質(zhì)量將至少在1000噸以上，相當(dāng)于160多個(gè)韋布望遠(yuǎn)鏡。要把如此的龐然大物發(fā)射到遙遠(yuǎn)的拉格朗日點(diǎn)組裝起來(lái)，是不敢想象的巨大工程，這個(gè)“腦洞”十分昂貴。

方案分析

優(yōu)點(diǎn)

地球盾在安裝好以后，將會(huì)長(zhǎng)期有效，除了維修不需要再次大規(guī)模操作。

可以通過(guò)遙控改變盾牌上各個(gè)反射面的角度，主動(dòng)調(diào)節(jié)到達(dá)地球的陽(yáng)光。

缺點(diǎn)

要將如此巨大的工程安裝到遠(yuǎn)離地球的太空中，單是材料的運(yùn)送就要很多次，建造和發(fā)射成本非常高，后期維護(hù)也十分昂貴。

工程實(shí)施的難度很高，不是哪一個(gè)國(guó)家能獨(dú)自負(fù)擔(dān)的，需要國(guó)際合作。

由于遮擋的陽(yáng)光會(huì)對(duì)地球許多地區(qū)造成影響，可能引起國(guó)際糾紛。