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地球去流浪了,气象局会关门? 来源:中国气象报 日期:2019年02月22日07:30

  影片《流浪地球》正在热映,并以超高的讨论热度以及出色的票房成绩,成为我国科幻电影中的里程碑之作。影片改编自科幻作家刘慈欣的同名短篇小说。作为一部“硬科普”作品,在“大刘”天马行空的世界观设定中,蕴含了许多科学知识,或是依据现有科学认知所进行的假说。我们不妨开下“脑洞”,试想一下,在逃离太阳系的2500年间,“气象局”这个机构还会存在吗?

  什么是流浪地球

  地球去流浪了,气象局会关门?

  直接揭晓答案:气象局不仅会存在,而且重要性会非常之高。

  首先来看下小说《流浪地球》的世界观设定——3个多世纪前,天体物理学家发现太阳内部氢转化为氦的速度突然加快。科学家判断,四百年内,太阳会发生一次叫“氦闪”的剧烈爆炸。之后,太阳将变为一颗巨大且暗淡的红巨星。氦闪会吞没整个太阳系,包括地球在内的行星将被汽化。

  那么,为何要带着地球逃离太阳系呢?小说中同样描写了主张制造巨型飞船星际移民的“飞船派”,与主张将地球推离太阳系的“地球派”的争论。

  结论是,距离地球最近、拥有行星的恒星,在850光年以外,飞船需要行驶17万年,再大的飞船都无法耗时如此之久,维持如此庞大的生态系统;而将一个拥有完整生态系统的地球推离太阳系,寻找距地最近仅4.3光年外的恒星——半人马座比邻星,航行用时只需要2500年、100代人。地球上的资源(如重元素聚变所需要的岩石、地下蕴含的氧气等)足以支撑这次航行。

  那么问题来了,我们现在所熟悉的天气气候系统,其能量来源便是太阳发出的光和热。在流浪时代,对于需要集中资源“办大事”的联合政府来说,为何会保留气象机构?

  安全千万条,气象第一条

  逃离太阳系,首先要经历“刹车时代”。人们先是用行星发动机,使地球停止自转。小说中,耗时42年,地球才完成“刹车”。停止自转后,东西半球将在相当长一段时间里,分别处于永恒的白昼或黄昏(并非黑夜,因为地球发动机会发出巨大的亮光)之中。

  小说如此描述:“刹车时代刚刚结束,其对地球的影响已触目惊心,地球发动机加速造成的潮汐吞没了北半球三分之二的大城市,发动机带来的全球高温溶化了极地冰川,更使这大洪水雪上加霜。”人们所熟悉的春、夏、秋、冬四季已不复存在。因此,相信在“刹车时代”,气象部门的气候预测业务,应当被暂时取消了。

  但是,由于自转逐渐停止,以及地球发动机所带来的酷热,地球天气开始极端恶化。小说中提到:“户外气温高达七八十摄氏度,必须穿冷却服才能外出。在这样的气温下常常会有暴雨,而发动机光柱穿过乌云时的景象简直是一场噩梦。”不少人就是因为淋了被高温炙烤过的雨水,最终伤重不治。

  在“刹车时代”,大部分人类仍需在地表生活。在那时,一场降雨,就算是直接威胁人们生命安全的“重大灾害”。在这一时期,气象局责任重大,必须对突如其来的强降雨作出及时预报、预警。

  简单分析可知,随着地球停止自转,季风将消失;沿海地区常有百米级大浪,基本属于不宜居住区。那么,这些形成威胁的降雨,其大气活动主要能量来源就是发动机所产生的热量。这类降雨就类似夏季午后常出现的对流性降雨。在我们这个时代,这种空间尺度小、大气短时活动剧烈的天气现象,是预报的难点。但在“刹车时代”,相信随着数值预报技术完善,精准预报将有望实现。

  人们唯一要做的,就是严格遵循气象部门所给出的出行提示。所谓:“安全千万条,气象第一条;预报不记牢,亲人泪两行。”

  为加速逃离提供气象保障

  “刹车时代”结束后,地球进入“逃逸时代”。人们将全功率开动地球发动机,使地球加速到逃逸速度,飞出太阳系。

  电影所选取的,正是地球在“逃逸时代”,借助木星引力将自身甩向外太空这一过程中所发生的故事。不过,在抵达木星之前,地球还需要绕着太阳运行15圈——也就是所谓“变轨加速”阶段。

  这一时期,地表环境严重恶化,人们搬入了地下城生活。地下城的生态系统是人工模拟的。人类模拟了自然光,并会从土壤中提取氧,制造生命所需的空气。

  地下城中自然没有阴、晴、雨、雪及四季变换,气象局看似没有必要存在了。但此时,尽管地表气象条件恶化更为严重,人类在地表的活动并没有停止。他们对气象信息服务的需求一点也没有降低。比如,人们还需要为地球发动机运输燃料;各地下城之间也要进行物资交换。影片中的“姥爷”就是这样一位运输司机。

  在变轨加速的过程中,地球绕行太阳的轨道越来越“扁”。每次到达的远日点时,地球都会距离太阳更远一些。因此,在远日点,地表大部分地区会遭遇极寒,空气也更为稀薄。气象部门要做好部门联动,密切监测地球发动机附近,是否有雪崩等灾害发生。

  而地球每次驶向近日点时,“荒芜已久的大地上,野草在大片大片地钻出地面,各种花朵在怒放,嫩叶给枯死的森林披上绿装”。这段时间,地表气候较为适宜,不少地下城的居民会来到地表踏青、游玩——享受我们在太阳系最后一丝欢乐时光。不过,随着距离太阳越来越近,酷热、暴雨和飓风也将接踵而至。气象部门会及时提醒市民不要再到地表冒险。

  准确预测远日点到近日点期间的“地表适宜活动期”,给人们预报难得的踏青旅游时期,在接近远、近日点时,为极端天气频繁发生环境下的运输工作提供保障,这些都是“逃逸时代”的气象部门所需要承担的重任。

  空间天气监测护佑流浪航程

  “逃逸时代”后期,地球通过变轨加速得到足够的速度,随后借助木星的“引力弹弓”再次加速,最终驶出太阳系,从而开启漫长的“流浪时代”。

  书中这样写道:“地球发动机将不间断地开动500年,到时地球将加速至光速的千分之五,然后地球将以这个速度滑行1300年。之后地球就走完了三分之二的航程,它将掉转发动机的方向,开始长达500年的减速。地球在航行2400年后到达比邻星。再过100年时间,它将泊入这颗恒星的轨道,成为它的一颗卫星。”

  在“流浪时代”,由于地球失去恒星所提供的光和热,除了地球发动机附近温度较高,其余地表区域将趋近“绝对零度”。此时,大气层将消失,地面上会布满奇怪的、黄绿相间的半透明晶体块。这是固体氧氮,是已冻结的空气。

  因此,在“流浪时代”,雨、雪、风以及雷电等,都会成为历史教科书中的名词,只待2500年后的人们再去验证。

  那么,此时,气象局会被裁撤吗?

  答案依然是否定的。气象部门还有一项业务,叫做“空间天气”。

  空间天气,是指近地空间或从太阳大气到地球大气的空间环境状态的变化。过去,空间天气业务主要监测太阳风的风速和密度,以及电磁扰动、靠近地球的星际物质或空间垃圾。离开太阳系后,地球仍会穿越可怕的小行星带,遭遇诸多太空“干扰物”。空间天气专家仍要打起十二分精神,全力保障地球护航舰队安全。

  同时,气象学科作为地球科技文明的重要一部分,也不会在漫长的流浪生涯中消失。当我们来到比邻星后,半人马座三颗“太阳”会从地平线上依次升起,固态空气融化,大气层恢复,人类将重新拥有碧蓝的天空。

  到那时,每晚7点半,我们的第一百代子孙还会听到25个世纪前那首《渔舟唱晚》。

  “下面,播送具体城市天气预报。”

  (来源:《中国气象报》2019年2月21日四版 责任编辑:张林)



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