在“冰河时代”或“雪球地球”时期,所有的能量在什么地方?

Question

我们经常似乎接受,有一段时间,整个地球的表面被冻结,在大多数情况下。这意味着,有一段时间,整个表面没有结冰。因此,必须有表面热量和能量。所有能量移动如何导致冰河时代?看来荒谬的所有能量辐射到太空或深入地球移动。

Answer 1

我不太确定这个问题是问冰川,冰年龄,或“雪球地球,无论是关于冰河时期的开始或结束。我会试着打这三个。

冰河时代和米兰科维奇旋回

冰河时代早已跨越的时间的时间,在此期间,冰的波兰人,还夹杂着时间在海冰的消退(但从未消失)。时间在这冰覆盖地球的好大小的一部分被称为冰川;海冰的消退的时间期间只覆盖在遥远的北部和南部地区被称为间冰期。我们生活在冰河时代条件,现在。还有冰在南极洲和格陵兰岛。我们还在一个大冰期间冰期内。目前大约3300万年前的冰河时期开始,目前的间冰期始于大约11700年前。

的米兰科维奇旋回确定地球是在冰川或间冰期。条件适合冰形成和传播远日点附近当进动使北半球夏季和冬季在近日点附近,当倾斜和离心率很低。地球目前满足的第一个条件,但倾斜和偏心有点太高了。让我们北半球夏天有点太热,冬天太冷。

米兰科维奇旋回)提供了一些问题的答案“能量去哪里?”Those times when conditions are ripe for glaciation have energy in the northern hemisphere spread more uniformly across the year than times not conducive to glaciation. Summers are milder, which means accumulated snow doesn't melt as much. Winters are milder, which means more snow falls.

一旦冰变得无处不在,另一个答案“能量”问题是进入太空。冰和雪是白色的。他们的存在降低了被地球吸收的太阳光量。

下面列出的第一篇论文,海斯等人的论文,把米兰科维奇旋回的前沿的概念。第二篇论文Abe-Ouchi等人进行了最近的气候模拟,成功恢复最近的结冰期的许多特征。最重要的是,这篇文章似乎已经解决了100000年的神秘和显示冰消操作如此之快的原因。

海斯,j . D。,Imbrie, J., & Shackleton, N. J. (1976, December). "Variations in the Earth's orbit: Pacemaker of the ice ages."美国科学促进会。

Abe-Ouchi,。斋藤,F。,Kawamura, K., Raymo, M. E., Okuno, J. I., Takahashi, K., & Blatter, H. (2013). "Insolation-driven 100,000-year glacial cycles and hysteresis of ice-sheet volume."自然500 (7461),190 - 193。

冰室地球和地球温室

地球的气候似乎是两个极端气候之间切换的大部分时间里,地球的存在,一个东西在哪里冷和冰可能形式和世界其他地方冰不在除了正确的两极。恐龙在北极和南极时,地球是在一个温室的阶段。地球一直在温室阶段大部分的地球的存在。

米兰科维奇旋回不会引起温室地球时期冰川作用。冰河时代发生在地球是在一个冰室阶段。区分温室和冰室阶段出现的位置和方向是大陆。有一个大陆位于极有助于凉爽的气候。有面向大陆所以他们频道海洋环流,使海洋酷也帮助凉爽的气候。

地球从3300万年前温室模式其制冰厂模式。这是正确的关于海洋中两个关键事件发生时。直到那时,南极洲还连接到澳大利亚和南美洲。从塔斯马尼亚岛形成了塔斯马尼亚网关分离,分离从南美形成了德雷克海峡。这标志着南大洋的诞生很冷,它标志着冰在南极洲的积累,它标志着始新世。

场,p K。,Bendle, J. A., Bohaty, S. M., Pross, J., Schouten, S., Tauxe, L., ... & Yamane, M. (2013). "Eocene cooling linked to early flow across the Tasmanian Gateway."美国国家科学院院刊》上110 (24),9645 - 9650。

外显子,N。,Kennett, J., & Malone, M. Leg 189 Shipboard Scientific Party (2000). "The opening of the Tasmanian gateway drove global Cenozoic paleoclimatic and paleoceanographic changes: Results of Leg 189."JOIDES J26(2)11到18门。

雪球地球和太阳微弱的年轻的悖论

雪球地球事件并不是普通的冰河时代。冰通常不靠近热带地区,即使是在最糟糕的冰河时代。雪球地球仅仅意味着;雪和冰侵占到热带地区,有可能延伸到赤道。

雪球地球的问题没有解释所有的能量去哪儿了。真正的问题是解释为什么古代地球并不是一个永久的“雪球地球”条件,从地球辐射后不久开始了最初的热量从地球的形成。

太阳常数并不是常数。虽然没有太大的改变,每一年,甚至世纪世纪,它改变了很多在几十亿年。年轻G类恒星产生显著更少的能量比中年G类恒星,进而产生了更少的能量比老G类恒星。当太阳年轻的时候,它只产生75%左右的能量比现在。

图片来源:. http://en.wikipedia.org/wiki/File Solar_evolution_(英语)。

所有权利,地球应该是完全覆盖着冰雪。年轻的太阳没有产生足够的能量来支持开放的海洋。这显然并非如此。有大量的地质证据,地球已经开放海洋即使地球非常年轻。

这个40岁的难题,首先由卡尔·萨根和乔治•马伦是微弱的阳光年轻悖论。有很多提议的方法的悖论,但没有一个人完全与地质证据。

一个明显的出路是地球早期的气氛非常不同于我们的氮氧气氛和含有更多的温室气体。温室气体的数量需要避免一个永久的“雪球地球高度讨论,从极端的数量并不多。另一个办法是减少反照率由于小得多的大陆和缺乏早期的生活。大部分年轻的地球的海洋,海水很黑(除非它是覆盖着冰)。缺乏生活意味着没有生物云凝结核,这意味着更少的云。

戈德布拉特,C。,& Zahnle, K. J. (2011). "Faint young Sun paradox remains."自然474 (7349),E1-E1。

Kienert, H。,Feulner, G., & Petoukhov, V. (2012). "Faint young Sun problem more severe due to ice‐albedo feedback and higher rotation rate of the early Earth."《地球物理研究快报39 (23)。

罗辛,m . T。鸟,d K。,Sleep, N. H., & Bjerrum, C. J. (2010). "No climate paradox under the faint early Sun."自然464 (7289),744 - 747。

Answer 2

当然这不是“荒谬的”,看着球场的能源预算数据你就会明白为什么:

首先,我认为没有人宣称地球是完全冻结。更多的“泥泞的赤道”场景。但我们假设平均1公里厚的冰为了参数(即可能夸张虽然极地冰厚)。

当前热预算可以在这里找到。

相关数据:

地热流(垂直穿过岩石,主要来自放射性衰变和冷却)~ 0.084美元\ \ mathrm {W / m ^ 2} $。

太阳能输入:340美元\ mathrm {W / m ^ 2}的四分之一美元这是反射回来,但这将根据不同条件(如冰盖、云等)。假设没有反射。(是的冰的存在会导致反射,但它也可能减少云层由于减少蒸发?)。

注意:地热能是相对于太阳能通量小,所以我们会忽略它。

1公里的冰= 1000³冰(每平方米)。

假设熔化过程也涉及10 c的额外增加熔化潜热(即。是的,我们融化水但我们也增加其温度有点)。

所需的总能量(每美元\ mathrm {m ^ 3} $) =(临时增加\倍水的热容量+熔化潜热)×体积。

所以如果我们代入数字,这将是:

$ $ (10 \ * 4.2 + 334)\ * 10 ^ 6 \ * $ $ $ 1000 = 3.8 \ * 10 ^ {11}\ \ mathrm{焦耳}$ $

热通量对同一地区340美元\ \ mathrm {J / s}所以时间美元所需的能量来融化冰雪= 3.8美元\ * 10 ^ {11}/ 340 = 35 \ \ mathrm{年}$。

你可以说我的球场的估计。例如会有更多反射率反射融化冰(=需要更长的时间)。你不一定需要增加水的温度(= >花费更少的时间),和地球的大部分不会有1公里的冰(= >花费更少的时间)。但这给了你一个球公园“是的,这是可行的”。

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编辑:我读这个问题有点很快,上面显示是“简单”从一个冰行星对地球无冰。但反过来也是如此。让地球的能量无冰可以很容易地添加/减去在几个世纪的时间尺度,从太阳和大气的影响。

Answer 3

没有感动,和当前的答案涉及很多背景知识,是太阳能输入的变化。

即使被地球辐射出的能量是相同的(这可能,大概),太阳能输入变量和高度的主要因素确定地球的总能量预算。
即使是很小的改变可以产生深远的影响。因此如果太阳的输出下降只有几个百分点(这是在其可变性甚至超过11年的太阳黑子周期)地球上的气温会摇摆,在短周期(几乎平均了洋流的变化)。如果这样的持久“泡”,认为几个世纪,你会得到一个“小冰河时期”,我们只是刚从19世纪(和一些账户可能陷入的边缘,当太阳再次似乎相当不活跃)。
和太阳长周期,如此低的活动周期持续几千年可以把地球变成一个全面冰河时代。随着冰盖生长,反映上升,更少的能量加热地球,少云的形式。直到太阳再次进入一个高活动阶段,地球仍将(相对)冷。
说,这是不太可能造成整个星球消失在一条毯子里的冰。最后主要冰河世纪“仅仅”下来的纬度在欧洲莱茵河三角洲为例。

Answer 4

地球上的冰川作用的一个原因是灰尘从火山活动即你听说过术语火山或核冬天。

大陆板块在冰期与一两英里的冰堆积在他们身上大大增加重量和实际下沉。当我们看到一个摇滚我们看到硬石头对象,但这岩石地球内部大量的压力不是坚实的“岩石”,它更像花生酱,它是柔软和柔软。这是大陆板块能够沉的重压下一两英里厚的冰。

大陆板块的体重不仅压低花生酱喜欢摇滚我们脚下,海洋也有重量和他们将下面的盘子推入这花生酱像石头。

在冰川最大值海平面下降高达400英尺,那么什么是目前水下400英尺是陆地在上次冰河最大值。这损失400英尺的水在所有地球的海洋大大减少了体重在海底。同样的水变成了雪和收集是冰在大陆板块补充说,同样的重量现在大陆板块。所以海洋板块提高,而大陆板块下跌。

间冰期时期你会得到一个闪电的大陆板块,海洋板块成为重高的回归海洋水位即全球海平面上升,如目前我们正在经历。大陆板块上升和海洋板块下跌。这个反应不是立即,如果你想象花生酱如果你把董事会在几英寸的花生酱和增加重量向董事会需要一段时间花生酱侧面压扁,相同的大陆板块和软石头他们坐上。需要几千年的大陆板块反弹到原来的高度。在这大陆板块的反弹和海洋板块的下跌火山活动慢慢开始增加。最终只是一个时间问题你得到另一个伟大的火山喷发由于板块运动,产生大量的火山灰在大气中,继续一次又一次火山活动增加的情况。这灰光反射回太空之前能够达到和温暖的表面,从而减少全球平均温度。

这当然不是唯一的机制,控制冰川期最大和间冰期但它协同工作与在书面回答你的问题。地球在人类生存的正常状态是冰川最大条件,我们现在正在经历一个“间冰期”只存在约20%的时间内平均每20 k年100 k。这是第二个间冰期在过去的100年里。你已经回到120 k到130 k年以前的间冰期。

Answer 5

,我建议“雪球地球”是一个在一个巨大的陨石尘埃(地球上最大的已知)影响澳大利亚(见http://charles_w.tripod.com/antipode.html)沉降到冰和裸露的土壤变暖融化它的影响(见http://charles_w.tripod.com/climate.html),从而启动寒武纪。海洋施肥的灰尘可能作出了显著贡献生命的爆炸。协助下,开始可能是相当随后释放的甲烷气体甲烷冰在海底和灰尘从巴哈马群岛火山喷发,这是位于对映体(一个球体的对面)的影响。的密切相关性与陨石撞击在火星上的火山和新西兰为这种现象提供了支持证据。

。真诚,查尔斯·韦伯