太阳威胁：电磁波、臭氧层和日常暴露

来自太阳的威胁不只有放射线和超级耀斑，其实人类的日常生活就暴露在太阳的威胁之下。这就是太阳射线，特别是紫外线的威胁。让我们重新梳理一遍从太阳来到地球的物质都有哪些—太阳宇宙射线（电磁波）、太阳风（等离子体流或等离子体辐射），以及本书不涉及的太阳微中子。

按照波长排序，电磁波可分为电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。这些射线具有波的性质，因此可根据波的长短进行划分。需要注意的是，波长越短，其携带的能量越高。人类肉眼可感知到的波长范围内的电磁波就是可见光。电磁波的一部分和除可见光之外的其余所有太阳射线，被地球大气吸收、散射，仅有一小部分可抵达地表。这种现象叫作“大气窗口”。

◆大气窗口

从γ射线到电波，太阳不停发射着电磁波，其中，可见光能量最强。人类眼睛的进化可能就是为了捕捉到这部分光线吧。可见光中，绿色附近的光达到能量峰值。可见光穿越大气窗口抵达地表时，光线的一部分转化为温暖其照射区域的热能。照射到云层上的光则被反射到水蒸气中，被水蒸气吸收。太阳的能量就这样被用于加热地球和地球大气，从而孕育了大气循环、降水以及洋流，更进一步被用在了植物的光合作用以及动植物的生长上。可以说，“太阳母亲”的称号名副其实。

眼睛观测到的太阳光可折射分解为七种颜色。相比波长较长的红色光线，波长较短的紫色光线的折射率更高。当大气中的雨滴充当三棱镜分解光线时，就能得到美丽的彩虹。此时，虽然眼睛无法捕捉到，但是红色光线外侧存在波长更长的红外线，紫色光线外侧存在波长更短的紫外线。

波长接近可见光的红外线和紫外线经大气窗口减弱后，仅小部分抵达地表。

红外线又被称作热线，有助于地球保温。相比之下，紫外线就危险得多。相信大家都有过夏天被强烈的紫外线晒伤皮肤的经历吧。海边及泳池边的晒伤，是美容与健康的大敌。当然，最危险的还是大气含量较低的高山紫外线的曝晒。

来自太阳的紫外线经过地球大气窗口后，绝大部分被吸收，仅2%左右抵达地表。但是，如果人去到大气稀薄的高山地区，则会暴露在大量的紫外线环境中，此时必须采取涂抹大量防晒霜等防晒措施。(www.xing528.com)

◆电磁波的组成

如果紫外线未被大气吸收全部抵达地表，人类的皮肤将在短短数秒之内被烧焦。紫外线带有的强大能量会破坏地表所有生物的DNA。远古地球的陆地上不存在生命，就有力验证了紫外线能量之强。直到海洋植物制造出另一层地球天然防护层—臭氧层，陆地上才开始出现生命。

臭氧层是位于地球大气约20千米高度的含有微量臭氧（三个氧原子组成臭氧分子）的大气圈层。对生物生存有害的紫外线在经过臭氧层时，绝大部分被吸收，仅少量抵达地表。46亿年前，刚诞生的原始地球上没有臭氧层。由于水可以吸收紫外线，所以约38亿年前出现的地球早期生命就首先在海洋中繁衍进化。海洋中的硅藻等浮游植物不断增殖，其光合作用产生的氧气溶于水中，达到饱和后溢出到大气中。随着大气中氧气含量的增加，来自太阳的紫外线与氧气发生化学反应，产生了臭氧层。伴随着臭氧层的出现，生命走向陆地并进化发展才成为可能。

臭氧层在紫外线积年累月的作用下不断形成又被破坏，保持了大气中臭氧浓度的动态平衡。然而近年来，人类发现南极上空的臭氧层被大量破坏，出现了臭氧层空洞。这是人类大量使用的氟利昂和哈龙抵达平流层后破坏臭氧的结果。臭氧层破坏，导致晒伤和皮肤癌患者增多。

1987年，国际社会决心携起手来，共同致力于削减并禁止使用破坏臭氧层的物质（《蒙特利尔议定书》）。其后，在国际社会的共同合作与努力下，世界上的197个国家批准了本国加入《蒙特利尔议定书》。经观测，目前臭氧层空洞正在缩小。

然而，在人类淡薄意识的驱使下，臭氧何时再度减少，也不得而知。同时，大气中二氧化碳含量增加导致的全球气候变暖，正在引发严峻的生态问题。与商议签署《蒙特利尔议定书》时一样，人类再次站在了风口浪尖。