关于天空的过去、现在和未来

王嵘

日升月落，四季脉动，从赤道到极地的人类，仰望着不同的天空，思考着明天的天气、这一季的收成、下一代的基础教育、来年的远航计划……

宇宙辽阔，地壳以上，和人类联系最紧密的便是大气层。它除了赋予我们冷暖的天气，还潜藏着更为广远的地球歷史和未来预言。

45亿年前

时光追溯至45亿年前，远在人类诞生以前，我们的天空可能更像一个危险的“化学仓库”。大气层中充满了甲烷、氨气、水蒸气等，却缺少生命赖以生存的氧气。而甲烷、氨气等对可见光的散射效果主要偏向长波长的红光，因此在很多亿年的时间里，天空呈现出暗淡的红棕色。

25亿年前

巨大的变化发生在约25亿年前，一种叫蓝绿藻的微生物开始通过光合作用释放氧气，地球由此进入“氧气大爆炸”时代。氧气对短波长的蓝光的散射效果较强，当太阳光穿过大气时，蓝光会更多地散射到各个方向，这让天空的颜色开始转变为我们如今熟知的蔚蓝色。再往后，地球的气候在冰期和间冰期之间周期性转变，天空的云层、温度和颜色等也随之发生剧变，而造成这些变化的具体原因，以及对地球环境的影响，直到今天仍然是科学家努力追寻的答案。

1815年

自公元前1万年左右，地球进入现代温暖期，人类逐渐繁衍壮大，虽说不总是风调雨顺，但比起过去，这1万年的大气层实在是乖得很。当然，其中也有很多小插曲，比如在公元1815年，印度尼西亚坦博拉火山爆发，产生了人类历史上最强烈的火山活动之一，大量火山灰和气溶胶扩散到大气中，导致了所谓的“无夏之年”。在“无夏之年”，太阳光线受到阻隔，部分地区出现长时间的连续阴雨，光照不足使得人们观察到的天空比平常昏暗得多。由于火山爆发释放的大量硫化物气体在大气中形成硫酸盐气溶胶反射和散射阳光，人们在不同语言的史籍中记载了很多异常的晚霞和晨霞，它们呈现出鲜艳的红色、橙色或黄色。这番景象，很可能与6600万年前恐龙灭亡时看到的天空一致。就在一年后的1816年，北半球的夏季异常寒冷，欧洲、北美和亚洲部分地区出现了大范围的农作物减产，饥荒、不安和动荡充斥着地球的各个角落。

19世纪

18世纪末19世纪初，工业革命开始，人类对天空的影响愈加显著。大规模的煤炭燃烧，使得大气中的二氧化碳和其他温室气体含量急剧上升。在大量烟尘和硫化物的刺激下，本就处在盆地又气候多变的伦敦坐实了“雾都”的称号。在这种环境中，不要说仰望星空，人类连自身安全都无法保证，1952年12月的“伦敦烟雾事件”就持续了数日，造成4000多人死亡，10万人罹患呼吸系统疾病。

20世纪

20世纪中期以来，含氯和氟的化合物被广泛用于制冷、发泡剂和清洁剂中。这些物质在大气中缓慢上升至平流层，受到紫外线的照射后，释放出氯和溴原子，破坏臭氧分子，导致距地面15千米至35千米的平流层中的臭氧层出现“臭氧空洞”。珍贵的臭氧层是怎样形成的呢？太阳紫外线照射带来的光化学反应，将氧分子（O2）分解成单个氧原子，再与其他氧分子结合，形成臭氧（O3），经过数以亿年的积累才形成臭氧层。而给臭氧层挖个“洞”，我们只花了50年（借助卫星，我们能看到在南极上空这个明显的空洞）。臭氧层的主要作用是吸收太阳辐射中的大部分紫外线，这些紫外线对生物组织具有高度破坏性，能够引起皮肤癌、眼疾和其他健康问题，这也是人类通过自身健康能够“看到”大气中臭氧空洞的一个重要方式。

未来

当时间来到未来，人类的深度入场将让未来天气受两种力量的驱动：人为因素和自然因素。正如过去的1万年，自然因素如日照时长、地形、洋流、地球活动等都会对天气产生影响，但根据气候模型的预测，如果人类不采取行动，本世纪内温度升高很有可能超过3 ℃。到时候，热带地区的高温期会更长，更高的海平面会淹没更多低洼地区，陆地冰川融化将导致淡水资源更加短缺……

对人类来说，未来的天空充满了挑战和希望。只有采取有效的措施，减少对环境的破坏，改善能源结构，并投入更多力量进行气候科学研究，我们的下一代才有希望看到更蓝、更清的天空。

当然，45亿年了，地球刚刚迈入中年，虽常有些头痛脑热，但总体安康。至于仰望天空的是藻类、恐龙，还是“两脚神兽”，或者干脆没有观众，地球表示，其实都无所谓。