太阳粒子如何影响地球气候变化

当我们思考太阳对地球的气候产生影响时，通常会想到太阳辐射，我们非常清楚紫外线辐射灼伤皮肤所带来的痛苦。尽管太阳为地球生命提供能量，但潜在的危险似乎无处不在。太阳是一颗活跃的恒星，不断地释放所谓的“太阳风”——主要由质子和电子组成的带电粒子，以每秒数百公里的速度喷射出来。

一些带电粒子在地球磁场的引导下进入地球极地大气层，因此我们可以在南半球看到神秘美丽的南极光，以及北半球的北极光。这种可见太阳粒子进入地球大气层的表现是一种表征现象。但不仅仅是发出光线，太阳释放的带电粒子还会产生其他方面的影响。

太阳粒子和地球臭氧

当太阳粒子进入地球大气层，太阳粒子的高能量会电离地球大气的中性氮、氧分子，这两种分子占地球大气99%的成分，太阳粒子也被称为“高能粒子降雨”，得名于它像来自太空的粒子雨，是地球极地上空30千米以上区域大气电离的主要来源，它会引发一系列的反应，产生促进破坏臭氧的化学物质。

据悉，太阳粒子对地球大气层臭氧产生影响最早是1969年觀测到的，自21世纪初之后，基于陆续发射升空的新型观测卫星，科学家掌握越来越多的证据表明，太阳粒子在影响极地臭氧方面发挥着重要作用。在太阳活动特别活跃的时候，当太阳向太空释放大量粒子时，海拔50千米以上的地区多达60%的臭氧会被消耗，该影响可能持续几个星期。

在更低的地球大气位置，大约低于距离地球表面50千米的区域，太阳粒子是造成极地臭氧水平逐年发生变化的重要因素，太阳粒子袭击将持续导致臭氧损失。然而，最近一项研究表明，太阳粒子还有助于抑制南极臭氧空间进一步损耗。

臭氧如何影响地球气候

地球大气层中的臭氧大部分位于距离地球表面20～25千米的薄层——“臭氧层”，但是臭氧在大气中无处不在，从地球表面至海拔100千米之上，它是一种温室气体，在加热和冷却大气中发挥着关键作用，这使得它对气候系统至关重要，在南半球，极地臭氧的变化会影响区域气候条件。

臭氧在南极洲上空的耗竭产生了降温效应，反之促进了环绕南极洲的西风急流，随着南极臭氧空洞的逐渐恢复，西风急流会进一步向北蜿蜒，影响降雨模式、海洋表面温度和洋流，南环模型描述了环绕南极地区的风带由北至南运动状况。

臭氧对未来的气候预测十分重要，它不仅存在于稀薄的臭氧层，而且从整个大气层了解影响臭氧变化的因素至关重要，无论是人为因素还是像太阳这样的自然因素。

太阳产生的直接影响

太阳粒子和臭氧之间的联系是非常明确的，但是太阳粒子对气候会产生怎样的直接影响呢？我们有观测证据表明，太阳活动影响地球两极区域气候变化，气候模型还显示，这种极地效应与更大的气候模式（例如北部和南部环形模式）有关，并影响中纬度地区的地理条件。

太阳对地球产生具体详细的影响尚不清楚，但太阳粒子对气候系统的影响将首次纳入即将举行的政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估的气候模拟。

通过太阳辐射和粒子作用，太阳为我们的气候系统提供了关键的能量输入。虽然太阳磁场活动周期为11年，但它们不能解释最近由于气候变化而导致的全球气温快速上升。

我们知道地球大气中不断增多的温室气体正在导致地球表面温度升高（19世纪物理学家就已知道这一气候趋势），同时，我们还明白人类活动促进大气温室气体不断增多，这两个因素结合在一起将解释当前我们所观测到的全球气温升高现象。

太阳粒子对云层的影响如何

云层位于大气低端位置，比大多数太阳粒子穿透大气层的位置低很多，太阳粒子被称为星际射线，它们可能与云层形成密切相关。

专家曾认为，宇宙射线可以影响凝结核的形式，而凝结核相当于云层的“种子”，但近期欧洲核子研究中心（CERN）研究表明，这种影响微不足道，不会对云层形成起到重要作用。但该研究并未排除宇宙射线影响云层形成的其他机制，但迄今为止未发现相关证据支持。