全球變暖
    城市并不是目前正在變暖的唯一地區(qū)。最近出現(xiàn)了許多關于地球整體性變暖的討論：地球表面的平均溫度在最近100年內上升了O.55℃。雖然精確溫度測量的記載從19世紀80年代剛剛開始，研究地球歷史的科學家認為，20世紀是過去的1000年中最溫暖的一個世紀。而且從1860年開始，10個最熱的年份全部發(fā)生在1990年以后。這個世界范圍的現(xiàn)象被稱作全球變暖。
    100年中上升零點幾度聽起來并不多。但是地球的環(huán)境保持在一個精巧的平衡上，而且嚴重的混亂可以是一些小的改變造成的結果。這就是所謂的“蝴蝶效應”，意思是說，諸如天氣這樣的復雜系統(tǒng)可以被看起來微小的變化所影響。
    如果全球變暖繼續(xù)進行，在不遠的將來就會有嚴重的后果發(fā)生。極地的冰川可能會融化，造成海平面的上升和沿海地區(qū)的洪災。海平面的平均位置在最近100年內上升了大約12.5厘米，一部分原因就是地表冰川的融化。（另一個造成升高的原因應當是熱膨脹引起的。）格陵蘭島是位于北大西洋的一塊大陸，表面有許多流動冰川，因為距離赤道的距離更近，島上冰川的融化大概會比極地冰川要提前一些。如果格陵蘭島上的冰川全部融化的話，海平面的平均位置將會上升3—6米，足以引起沿海地區(qū)和低洼島嶼的嚴重洪災。另一個全球變暖的災難性后果是，諸如颶風一類的強烈暴風雨出現(xiàn)頻率會增加。天氣會在總體上變得更加多變，造成經濟和農業(yè)上的許多困難。
    了解全球變暖的原因非常重要，而且物理因素在其中起了關鍵作用。但是遺憾的一點是：全球變暖的成因不容易被察覺到，至今還沒有完全弄清楚。
    正如上文所說，城市地區(qū)開始逐漸變熱，但是這與全球變暖卻是兩回事。從地球的表面積來看，城市地區(qū)只占了很小的比例。然而，由于我們的星球城市化的趨勢正在變得越來越強，一些氣象學家相信，城市熱島仍然會對全球變暖是有一定影響的。隨著城區(qū)的擴張和新城市的出現(xiàn)，這個影響會只會越來越大。
    但是許多科學家還是認為，全球變暖的主要來源是地球大氣中特定氣體含量的增加。這些氣體是造成所謂溫室效應的根源。溫室效應是由于植物苗圃而得名的——所以有了溫室這個詞——它在這個過程中溫度會升高。在植物溫室中，熱量是由玻璃限制住的，而不是氣體。玻璃允許很寬范圍內的電磁輻射穿過，包括可見光（玻璃是透明的），但是不易穿過玻璃的輻射中包括紅外線。而這恰好就是溫暖物體會發(fā)射出的那種輻射。溫室里的物體吸收太陽光中的熱量，溫度會升高。當它們變得更熱的時候，就會輻射出更多的紅外線，通常這個輻射會向周圍的環(huán)境中散發(fā)熱量。但是表面的玻璃阻止了熱傳遞，所以溫室內部甚至在寒冷的天氣中也可以保持溫暖。
    在晴天中的一輛轎車內部的情況與此類似，這就是為什么寵物和兒童決不能留在門被鎖住的轎車內。人們經常把車窗打開，來避免內部變得過熱。這確實是一個基于物理規(guī)律考慮的聰明的舉動——不僅紅外輻射可以散發(fā)掉，而且對流氣流也可以從內部帶走一些熱量。
    如果包圍著一個物體的區(qū)域允許太陽光的能量進入，而阻礙物體將熱量輻射出去，那么這個物體就會變熱，像溫室效應一樣。地球的大氣起了類似的作用。所以大氣中的氣體就是溫暖了地球表面的溫室效應的根源。但是這不一定就是一件壞事——大氣的溫暖作用對生命來說至關重要，否則我們的星球會變得非常寒冷。從太陽吸收來的能量會以紅外輻射的形式向外輻射，如果沒有大氣層，地球會維持在比現(xiàn)在低得多的熱平衡溫度上，很可能太冷以至于人類都不能生存。
    大氣層的重要性——或者它缺失造成的影響——在對太陽系行星的研究中顯示得很清楚�；鹦鞘侨绱酥�冷，不僅因為它到太陽的距離更遠，而且因為它稀薄的大氣層。在相反的極端上，金星大氣層的密度比地球大90倍，它的表面溫度大約是460℃。大氣層的影響通過觀察水星可以清楚地表明出來，它是一個臨近太陽的，沒有大氣層的行星。水星是距離太陽最近的行星，但是表面溫度變化得非常劇烈。隨著水星的旋轉（它的旋轉速度比地球慢得多），朝向太陽的一面吸收了大量的太陽能，會變得異常的熱，可以達到460℃。但是另一面（“夜”面）非常的寒冷，由于吸收的熱量向空間中輻射掉了，溫度可降至—180℃。大氣層的存在將會使得水星上的晝夜溫差大大降低。
    大氣層中的一些氣體成分在吸收紅外輻射上，比其他的氣體成分效率更高。諸如二氧化碳、水蒸氣和甲烷一類的氣體可以吸收很多紅外線。大氣中天然存在這些氣體，但是它們也可以在人類活動中產生——尤其是二氧化碳，它是大量的經濟和科技活動的產物之一，例如燃燒天然氣和石油。另外一些在工業(yè)進程中產生出來的化合物，例如氫氟烴和碳氟化合物，甚至是更強烈的溫室氣體。
    理解全球變暖的物理機制中的難點在于，精確的確定造成升溫的物質，以及它將如何影響未來的氣候。溫室氣體的增加能夠而且會促成溫度的上升，但是沒有人能夠確定，現(xiàn)在的全球變暖現(xiàn)象中有多大比例是由于這個影響造成的。地球在人類起源之前的歷史上，曾經歷了冰川時代和變暖的時代。查明全球變暖的原因和它將要造成的后果并不容易，因為它的全球范圍性——科學家不可能在他們實驗室嚴格的和可控制的條件中，復制和研究這些問題。作為替代，理解和預測全球變暖的未來進程要靠復雜的模型和理論，它們也許精確，也許不精確。
    全球變暖對于世界和人類文明的威脅的程度現(xiàn)在還不清楚。但是考慮到發(fā)生毀滅性災難的可能性，它確實是一個值得關注的，包含了熱力學和物理化學因素的問題。關于熱的研究，遠不僅是物理學家的簡單有趣的練習，它將最終被證明對地球具有非常大的效用——而且是在全球范圍內，影響到星球上的每一個人。
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