Milankovitchevi ciklusi jedna su od teorija kojima su znanstvenici pokušali objasniti postojanje glacijacija u povijesti Zemlje. Ova hipoteza se također naziva orbitalna ili astronomska. Ime je dobio po jugoslavenskom klimatologu Milutinu Milankoviću. Unatoč velikom broju kontradikcija u ovoj teoriji, ona je činila osnovu moderne paleoklimatologije.
Pokret Zemlje
Kao što znate, Zemlja se okreće oko Sunca u eliptičnoj orbiti i oko svoje vlastite osi. Potonji također mijenja svoj položaj zbog utjecaja Mjesečeve gravitacije. Zemljina os ima određeni kut nagiba, kao i drugi planeti u Sunčevom sustavu. Opisuje stožac u prostoru. Taj se učinak naziva precesija. Dobar primjer koji vizualizira ovu značajku kretanja planeta je rotacija vrha.
Razdoblje potpune revolucije oko opsega je oko 25.800 godina. Kut nagiba osi također se mijenja u rasponu od 22,1-24,5° svakih 40.100 godina. Taj se fenomen naziva nutacija.
Ekscentričnost, ilistupanj kompresije Zemljine orbite tijekom rotacije Sunca mijenja se u razdoblju od 90 800 godina. Kada se povećava, planet se udaljava od zvijezde i prima manje sunčevog zračenja, a time i topline. Postoje i razdoblja kada se najveći nagib Zemlje poklapa s najvećim ekscentricitetom. Rezultat je globalno hlađenje.
Perihilion i Afelion
Budući da planeti Sunčevog sustava međusobno utječu jedni na druge, os Zemljine orbite pri kretanju oko Sunca postupno se okreće u istom smjeru kao i orbitalno kretanje. Kao rezultat toga, perihel je pomaknut - točka orbite najbliža zvijezdi i afel - najudaljenija točka. Ovi parametri utječu na intenzitet utjecaja sunčevog zračenja – toplinskog, elektromagnetskog, korpuskularnog zračenja. U postotcima, ove fluktuacije su male, ali utječu na zagrijavanje površine planeta.
Astronomija, geofizika i klimatologija su znanosti uz pomoć kojih znanstvenici nastoje uspostaviti odnos između sunčeve aktivnosti, sekularnih promjena prosječne godišnje temperature i klime općenito, kao i između ostalih čimbenika. Njihov zadatak nije samo odrediti prirodne obrasce, već i predvidjeti buduće promjene koje mogu značajno utjecati na ljudski život.
Što su Milankovitchevi ciklusi?
Klima na Zemlji se mijenja pod utjecajem antropogenih i neantropogenih čimbenika. U drugu skupinu spadaju tektonska kretanja litosfernih ploča,fluktuacije sunčevog zračenja, vulkanske aktivnosti i Milankovitchevi ciklusi. Oni opisuju utjecaj promjena u kretanju planeta na njegovu klimu.
Godine 1939. Milankovitch je prvi iznio hipotezu o cikličkoj ovisnosti ledenih doba u posljednjih 500 tisuća godina. Izračunao je dinamiku promjena sunčevog zračenja, koje se sastoji od elektromagnetskog i korpuskularnog zračenja, te objasnio uzrok glacijacije u doba pleistocena. Po njegovom mišljenju, to se sastojalo u promjeni parametara orbite planeta - ekscentriciteta, kuta nagiba osi i položaja perihela. Prema postulatima njegove teorije, glacijacije uzrokovane ovim čimbenicima ponavljaju se u kratkim intervalima i mogu se predvidjeti.
Njegova hipoteza izgrađena je na pretpostavci da je atmosfera planeta prozirna. On je izračunao varijante sunčevog zračenja (insolacije) za 65 ° sjeverne zemljopisne širine. Presjeci dobiveni na dijagramu insolacije, koji odgovaraju četiri glacijacije, dobro su korelirali sa alpskom shemom glacijacije koju su izgradili njemački znanstvenici A. Penk i E. Brückner.
Glavni čimbenici i ledena doba
Prema Milankovitchevoj teoriji, tri gore navedena glavna orbitalna faktora trebala bi normalno djelovati u različitim smjerovima kako se njihov učinak ne bi zbrajao. Sljedeće ledeno doba dolazi kada se zbrajaju i pojačavaju jedni druge.
Svaki od njih određuje utjecaj Sunca na Zemlju, na količinu sunčevog zračenja koju primaju različitizonama planeta. Ako se smanji na sjevernoj hemisferi, gdje je koncentrirana većina ledenjaka, tada se svake godine na površini nakuplja sve više snijega. Povećanje snježnog pokrivača povećava refleksiju sunčeve svjetlosti, što zauzvrat doprinosi daljnjem hlađenju planeta.
Ovaj proces se postupno povećava, počinje globalno zahlađenje, počinje još jedno ledeno doba. Na kraju takvog ciklusa uočava se suprotna pojava. Prema znanstvenim podacima, vrhunac hlađenja tijekom posljednjeg ledenog doba bio je prije otprilike 18 000 godina.
Utjecaj precesije
Znanstvenici vjeruju da je precesijski ciklus najizraženiji u glacijacijama na sjevernoj hemisferi. Sada je u međuledenom razdoblju, koje će završiti za oko 9-10 tisuća godina. U nadolazećim tisućljećima razina mora bi mogla nastaviti rasti zbog otapanja ledenjaka. I prije svega, ovo se tiče ledenog pokrivača Grenlanda - drugog po veličini nakon antarktičkog.
Na južnoj hemisferi, naprotiv, trenutno se promatra epoha "glacijacije", ali budući da ovdje ima mnogo manje zemlje nego na sjevernoj, ovaj fenomen ne izgleda tako svijetlo.
Ako dan zimskog solsticija padne na afel (to jest, nagib ose rotacije planeta u smjeru od Sunca je maksimalan), zima će biti duža i hladnija, a ljeto - vruće i kratko. Na suprotnoj hemisferi je, naprotiv, dugo hladno ljeto i kratka topla zima. Razlike u trajanju ovih godišnjih doba su uočljivije, to višeorbitalni ekscentricitet.
Nutacija
Nutacija je povezana s više kratkoročnih fluktuacija u položaju Zemljine osi. Najveća veličina amplitude je 18,6 godina.
Nutacija dovodi do promjene sezonskih kontrasta sunčevog zračenja, ali njegova godišnja količina ostaje konstantna. Povećanje insolacije ljeti (toplije i sušnije vrijeme) nadoknađuje se smanjenjem insolacije zimi.
Promjena orbitalnog oblika
Udaljenost od Zemlje do Sunca ovisi o elongaciji orbite planeta. Razlika između ekstremnih točaka je 4,7 milijuna km. U eri male ekscentričnosti, planet prima više sunčevog zračenja, gornje granice atmosfere se zagrijavaju više, i obrnuto.
Ekscentricitet mijenja ukupno godišnje sunčevo zračenje, ali je ta razlika mala. Tijekom posljednjih milijun godina nije premašio 0,2%. Najveći učinak nastaje kada se maksimalni ekscentricitet poklopi s najvećim nagibom Zemljine vlastite osi.
Povijest klimatskih promjena na Zemlji
Moderne geofizičke metode istraživanja omogućuju nam da saznamo kakva je bila klima na našem planetu prije stotina tisućljeća. Temperatura se neizravno procjenjuje brojem izotopa teškog vodika i kisika. Stopa globalnog zatopljenja trenutno je oko 1° godišnje.
U proteklih 400.000 godina zabilježena su 4 ledena doba uZemlja. Oštro zatopljenje, koje je počelo prije otprilike 12 tisuća godina, dovelo je do porasta razine oceana za 50-100 m. Možda je ovaj fenomen opisan u Bibliji kao potop.
Zatopljenje u moderno doba popraćeno je prosječnim godišnjim kolebanjima temperature od 2-3 stupnja. Na izgrađenim ovisnostima bilježe se skokovi temperature površine planeta, čije trajanje nije više od 1000 godina. Postoje fluktuacije u manjem ciklusu - svakih 100-200 godina za 1-2 °. Kao što znanstvenici sugeriraju, to je zbog fluktuacija u količini metana i ugljičnog dioksida u atmosferi.
Mane teorije
U 60-im i 70-im godinama. U 20. stoljeću znanstvenici su dobili nove eksperimentalne i proračunske podatke koji su se razlikovali od koncepta Milankovitchovih ciklusa. Sadrži sljedeće proturječnosti:
- Zemljina atmosfera nije uvijek bila tako prozirna kao sada. To potvrđuju studije leda na Grenlandu i Antarktiku. Velika količina prašine, vjerojatno povezana s aktivnom vulkanskom aktivnošću, odražavala je sunčevu toplinu. Kao rezultat toga, površina planeta se ohladila.
- Prema Milankovitchevoj teoriji, glacijacije na Grenlandu i Antarktiku događale su se u različitim vremenskim razdobljima, ali to je u suprotnosti s paleontološkim podacima.
- Globalna zahlađenja trebala bi se ponavljati u približno jednakim razmacima, ali zapravo nisu bila u mezozoičkom i tercijarnom razdoblju, a u kvartaru su se nizala jedno za drugim.
Glavni nedostatak ove teorije je totemelji se samo na astronomskim čimbenicima, naime na promjeni gibanja Zemlje. U stvarnosti, postoje mnogi drugi razlozi: varijacije u geomagnetskom polju, prisutnost brojnih povratnih veza u klimatskom sustavu (mehanizam rezonantnog odgovora koji se javlja kao odgovor na orbitalne udare), tektonska aktivnost (vulkanizam, seizmička aktivnost), a u posljednje vrijeme stoljeća, antropogena komponenta, odnosno utjecaj ljudske ekonomske aktivnosti na prirodu.
