ciclurile

Ciclurile lui Milankovic descriu modul în care modificările relativ ușoare ale mișcării Pământului afectează clima planetei. Ciclurile poartă numele lui Milutin Milanovic, un astrofizician sârb care a început să cerceteze cauza vechilor epoci glaciare ale Pământului la începutul secolului al XX-lea.

Pământul a cunoscut ultimele sale epoci glaciare în timpul Pleistocenului, care a început în urmă cu 2,6 milioane de ani până la 11 700 de ani în urmă.

De mii de ani, în același timp, chiar și regiunile mai temperate ale globului au fost acoperite cu ghețari și straturi de gheață.

Pentru a determina modul în care Pământul ar putea supraviețui unor astfel de schimbări climatice uriașe, Milankovic a comparat datele privind variațiile poziției Pământului cu cronologia epocilor glaciare din timpul Pleistocenului. El a studiat aceste variații în ultimii 600.000 de ani și a calculat diferitele cantități de radiații solare datorate parametrilor orbitali în schimbare ai Pământului. În acest fel, reușește să conecteze cantitățile mai mici de lumină solară și căldură din latitudinile nordice înalte cu perioadele glaciare europene anterioare.

Milankovic susține că, din cauza reducerii radiației solare din vară, zăpada din anul precedent nu se va topi. Acest lucru amplifică albedo-ul, reflectând razele soarelui în spațiu, ducând la o răcire suplimentară, creând feedback pozitiv.

Calculele și graficele lui Milankovic, publicate în anii 1920, folosite și astăzi pentru a studia trecutul și a prezice clima viitoare, l-au determinat să concluzioneze că există trei cicluri diferite de poziție, fiecare cu lungimea ciclului propriu, care afectează clima Pământului: excentricitatea a orbitei Pământului, înclinarea axială a planetei și oscilația axei sale.

Excentricitate

Pământul orbitează Soarele într-o orbită eliptică în jurul Soarelui la unul dintre cele două puncte focale. Elipticitatea este o măsură a formei ovalului și este determinată de raportul dintre jumătatea axei mici (lungimea axei scurte a elipsei) și jumătatea axei mari (lungimea axei lungi a elipsei) . Cercul perfect, în care cele două focare se întâlnesc în centru, are o elipticitate de 0 (excentricitate scăzută), iar elipsa, care este zdrobită aproape până la o linie dreaptă, are o excentricitate de aproape 1 (excentricitate ridicată).

Orbita Pământului își schimbă ușor excentricitatea de peste 100.000 de ani de la aproape 0 la 0,07 și invers, explică Observatorul Pământ al NASA. Când orbita Pământului are o excentricitate mai mare, suprafața planetei primește cu 20 până la 30% mai multă radiație solară atunci când se află în periheliu (cea mai mică distanță între Pământ și Soare pentru fiecare orbită) decât atunci când se află în afeliu (cea mai îndepărtată distanță dintre Pământ și Soarele pentru fiecare orbită). Când orbita Pământului are o excentricitate scăzută, există foarte puține diferențe în cantitatea de radiație solară care apare între periheliu și afeliu.

Astăzi, excentricitatea orbitei Pământului este de 0,017. În periheliu, care are loc pe sau în jurul valorii de 3 ianuarie a fiecărui an, suprafața pământului primește cu aproximativ 6% mai multă radiație solară decât afeliu, care are loc pe sau aproximativ 4 iulie.

Înclinare axială

Înclinarea axei terestre față de planul orbitei planetei noastre este motivul pentru care avem anotimpuri. Modificările ușoare ale pantei modifică cantitatea de radiație solară care cade pe anumite locuri de pe Pământ. La fiecare 41.000 de ani, înclinarea axei terestre variază între 21,5 și 24,5 grade.

Schimbările ușoare ale înclinării axiale a Pământului modifică cantitatea de radiație solară care cade pe anumite locuri de pe Pământ.
Credit: NASA

Când axa are o înclinație minimă, cantitatea de radiație solară nu se schimbă prea mult între vară și iarnă pentru o mare parte a suprafeței pământului și, prin urmare, anotimpurile sunt mai blânde. Aceasta înseamnă că vara la poli este mai rece, permițând zăpezii și gheaței să persiste vara și iarna, acumulându-se în cele din urmă în straturi de gheață uriașe.

Astăzi, Pământul este înclinat cu 23,5 grade și se micșorează lent, conform EarthSky.

Precesiune

Pământul se leagănă ușor în timp ce se rotește în jurul axei sale, ca o pompă a cărei rotație începe să încetinească. Această oscilație, cunoscută sub numele de precesiune, se datorează în principal gravitației Soarelui și Lunii, care umflă Pământul în latitudinile sale ecuatoriale. Rotația nu modifică înclinația axei terestre, dar orientarea se schimbă. Timp de aproximativ 26.000 de ani, axa Pământului descrie un cerc complet.

Acum, în ultimele câteva mii de ani, axa Pământului se îndreaptă spre nord mai mult sau mai puțin spre Steaua de Nord. Dar oscilația precesivă treptată a Pământului înseamnă că Steaua Polară nu va indica întotdeauna exact nordul. În urmă cu aproximativ 5.000 de ani, axa Pământului a fost îndreptată mai mult spre o altă stea numită Tubin. Și în aproximativ 12.000 de ani, axa va fi călătorit puțin mai departe în jurul cercului său de precesiune, arătând spre Vega, care va deveni următoarea Stea de Nord.

Pe măsură ce Pământul se rotește în jurul axei sale, acesta oscilează ușor, ca o pompă a cărei rotație începe să încetinească. Această fluctuație se numește precesie și afectează minimele și maximele sezoniere. Credit: NASA

Când Pământul finalizează un ciclu de precesiune, orientarea planetei se schimbă în ceea ce privește periheliul și afeliul. Dacă emisfera este direcționată spre Soare în timpul periheliului (cea mai mică distanță dintre Pământ și Soare), va fi direcționată spre exterior în timpul afeliului (cea mai mare distanță dintre Pământ și Soare) și invers pentru cealaltă emisferă. Emisfera cu care se confruntă Soarele în timpul periheliului și în timpul afeliului prezintă contraste sezoniere mai extreme decât cealaltă emisferă.

În prezent în emisfera sudică, vara are loc în apropierea periheliului și iarna în apropierea afeliului, ceea ce înseamnă că emisfera sudică experimentează anotimpuri mai extreme decât emisfera nordică.

Credit: Universe astăzi

Pe baza analizei sale, Milankovic a concluzionat că orbita Pământului s-a schimbat în trei cicluri de lungimi diferite. Forma orbitei Pământului în jurul Soarelui se schimbă de la mai puțin la mai eliptică și invers la fiecare 96.000 de ani. Axa de rotație a Pământului este înclinată față de planul solar și această înclinare se schimbă de la 21,5 ° la 24,5 ° și invers pentru aproximativ 41.000 de ani. În cele din urmă, axa de rotație a Pământului descrie un cerc complet (precesiune) cu o perioadă de 23.000 de ani.

Provocarea lui Milankovic a fost să înțeleagă când cele trei cicluri au coincis și cum au funcționat împreună pentru a afecta cantitatea de radiație solară primită pe Pământ. Pe baza calculelor sale, Milankovic a teoretizat că aceste cicluri au provocat fluctuații de peste douăzeci la sută din cantitatea de lumină solară care ajunge la latitudinile nordice. În raportul său din 1941 „Canonul insolației și problema epocii glaciare”, el a sugerat că acesta a fost motivul creșterii și slăbirii marilor straturi de gheață continentale.

Progresele tehnologice au permis geologilor să studieze nucleele sedimentare din apele adânci care conțin date climatice de milioane de ani. Aceste date climatice arată variații remarcabil de periodice care se corelează cu grafice cunoscute acum sub numele de cicluri Milankovic.

Ciclicitatea este doar un catalizator pentru creșterea și micșorarea stratelor de gheață în timpul epocii glaciare. Alți factori trebuie să afecteze și clima, dar oamenii de știință încă nu știu cum

Numai factorii astronomici nu pot provoca marile schimbări pe care le experimentează Pământul.

Cu toate acestea, răcirea și încălzirea în perioadele glaciare și interglaciare sunt mult mai mari decât se așteptau prin mici modificări ale energiei solare care ajung pe Pământ. Schimbările de temperatură se intensifică cumva. Acest lucru se datorează cel mai probabil creșterii stratelor de gheață, care reflectă mai multă radiație solară înapoi în spațiu decât pământul întunecat sau oceanul și transferul de dioxid de carbon între atmosferă și ocean.

Analiza ghețarilor din Groenlanda și Antarctica arată o corelație foarte puternică între nivelurile atmosferice de CO2 și temperaturi. Dar ce cauzează acest lucru? Scepticii climatici subliniază că temperaturile se schimbă mai întâi și sugerează că încălzirea duce la niveluri mai ridicate de CO2 în atmosferă, nu invers. Ceea ce se întâmplă este o interacțiune mult mai complexă.

Există o legătură clară între forma orbitei Pământului și schimbările climatice naturale. Dar tendința actuală de încălzire a Pământului apare în timpul unei faze orbitale relativ reci.

Activitatea umană, acceptată de majoritatea oamenilor de știință ca fiind principala cauză a schimbărilor climatice actuale, este suficient de mare pentru a contracara faza orbitală rece, ceea ce arată efectul profund pe care îl avem asupra climei.