多地出现极端高温与干旱,和气候变暖有关吗
但想想整个地球的大小,这仅仅1摄氏度意味着巨大能量保留的增加。这实际上是一个天文数字,增加1摄氏度意味着仅大气层就多包含大约5×10^21焦耳的能量。如果我们还考虑到几米深的海洋与大气达到热平衡,这个能量保留值可能就会翻倍。如果我们对这个巨大的数字没有概念,那么再举个例子, 这比整个世界已知石油储量中包含的所有能量都还要多。 地球上保留的能量增加必须有一个去处,这造成了许多灾难的发生。更多的水从地球表面蒸发,导致世界某些地区出现严重的干旱,而另一些地区则出现更严重的降雨。此外,它还增加了台风包含的能量,对沿海地区造成更大的破坏。温暖的环境也造成了两极海冰的融化,导致海平面上升。 什么是气候为了讨论气候,我们应该就气候的含义达成一致。仅仅因为今年夏天比去年夏天更热,并不意味着气候正在变暖。谈论气候与天气之间的区别在于持续时间:当我们谈论天气变化时,可能是几分钟、几小时、几天甚至几个月,短期天气并没有告诉我们关于地球气候总体趋势的信息;气候用是几十年来衡量的,通常是30多年,它描述了在特定地方很长一段时间内的总体趋势。 当我们谈论全球气温上升时,它只是就平均而言。有些地区变暖的程度会较低,有些地区会变暖很多,甚至有一些地区也可能会变冷。例如,南部非洲的部分地区升温约2摄氏度,北极升温约4摄氏度,而格陵兰岛的南端似乎正在降温。由于不同的地理环境,全球的温度趋势并不统一。但是,当科学家计算整体平均温度以及几十年来的趋势,他们得出的结论是气候确实在改变。 人类导致气候变暖的证据最令人信服的证据是对大气中碳同位素的研究。化石燃料来自古老的植物,其中碳12与碳13的比例比空气更高。随着化石燃料的燃烧,大气碳12与碳13的比例预计会上升,而这正是我们在数据中看到的。另一方面,火山喷发会增加大气中的碳13而不是碳12。实际上火山的二氧化碳排放量只有我们的百分之一,所以它不应该为目前的气候变暖负责。 还有些人觉得,变暖是不是地球的自然气候周期?根据冰芯证据,我们知道在上一个冰河时代结束时,地球以平均每100 年约0.06摄氏度的速度变暖。但我们今天看到的至少是这个增幅的10倍。当仅使用气候变化的自然原因进行模拟时,他们预测20世纪温度不会发生变化,甚至会出现轻微的降温。但当我们加入人造源排放造成的非自然影响时,它与我们现在观察到的结果更为接近。如果我们将自然效应与非自然效应结合起来,模拟几乎完全符合测量数据。 更高的整体温度导致更极端的天气,这是如何发生的?当我们说极端天气造成破坏时,它意味着它会赋予能量。在物理学中,我们可以简单地将功写为动能的变化,也就是说需要能量才能造成任何类型的天气破坏。例如,风作用于地球并引起风暴或龙卷风就需要能量,这种能量从哪里来,简短的回答是太阳。 就像热气球一样热空气会上升,随着来自陆地的热空气上升形成云,来自海洋的冷空气会进来填补空隙,于是就形成了风。因为热空气密度低,我们得到一个低压区,而海上的冷空气具有较高的压力。空气从高压流向低压,这会产生风,如果压差非常大,风可能会更强。为了完成循环,在大气中上升的热空气最终被推到海中,在那里它再次冷却下来并继续完成循环。 随着全球变暖,太阳加热地球更多,导致海洋和陆地之间的压力差更大,因此风可能更猛烈,循环会更加迅速。由于水循环包含在其中,并且全球变暖导致更多水的蒸发,使空气包含更多的水,因此那些多雨的地区会遭遇更多的降水量,从而导致洪水的发生。而那些降雨不多的地区,由于气温上升蒸发了更多的地表水,导致了干旱的发生。 |
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利用最小作用原理推导广义相对论的运动方程
科学家都在寻找更好的能最小化的量来解决物理上的难题,粒子的动能和势能之差与光的最短时间原理有相似之处,粒子所走的路径始终遵循能量差最小化。当我们从牛顿力学转向拉格朗日力学时,最小作用原理不仅可以在经典物理中使用,在量子力学和相对论中也可以使用。也介绍了它在费曼路径积分中的应用,今天我们就用它在广义相对论下推导短程线/测地线。黎曼空间中A和B两点之间可以有无数条线,其中取极值的线称为短程线。
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赌徒谬论:大数定律的错误应用
人们认为下一次旋转肯定是落在红色上,我们将看到赌徒们到底哪里出了问题,很多人可能会认为这次出现反面的机会更高。他们认为独立的过去事件会影响同一随机实验中独立的未来事件。这枚硬币不会记忆住最后几次的翻转,在下一次翻转中获得正面或反面的机会仍然是二分之一。这种宇宙平衡的信念并不像听起来的那么愚蠢。没有足够的空闲时间抛硬币10000次,我们会发现每个面出现的相对频率接近于16.67%。