Przegląd cykli Milankovitcha: interakcja ziemia-słońce

Chociaż wszyscy znamy oś Ziemi skierowaną w stronę Gwiazdy Północnej (Polaris) pod kątem 23,45 °, a Ziemia znajduje się w odległości około 91–94 milionów mil od Słońca, fakty te nie są absolutne ani stałe. Interakcja między Ziemią a Słońcem, znana jako zmiana orbity, zmienia się i zmieniła w ciągu 4,6 miliarda lat historii naszej planety.

Mimośrodowość to zmiana kształtu orbity Ziemi wokół słońce. Obecnie orbita naszej planety jest prawie idealnym kołem. Jest tylko około 3% różnica odległości między czasem, kiedy jesteśmy najbliżej Słońca (peryhelium), a czasem, kiedy jesteśmy najdalej od Słońca (aphelium). Peryhelium występuje 3 stycznia i w tym momencie Ziemia znajduje się 91,4 miliona mil od Słońca. W aphelium, 4 lipca, Ziemia znajduje się 94,5 miliona mil od Słońca.

W ciągu 95 000 lat orbita Ziemi wokół Słońca zmienia się z cienkiej elipsy (owalu) w okrąg iz powrotem. Kiedy orbita wokół Słońca jest najbardziej eliptyczna, istnieje większa różnica w odległości między Ziemią a Słońcem w peryhelium i aphelium. Chociaż obecna różnica odległości wynosząca trzy miliony mil nie zmienia ilości energii słonecznej, którą otrzymujemy, znacznie większą różnica zmodyfikowałaby ilość otrzymywanej energii słonecznej i sprawiłaby, że peryhelium stałoby się o wiele cieplejszym okresem roku niż aphelium.

W cyklu 42 000 lat ziemia drży, a kąt osi w stosunku do płaszczyzny obrotu wokół Słońca waha się między 22,1 ° a 24,5 °. Mniejszy kąt niż nasze obecne 23,45 ° oznacza mniejsze sezonowe różnice między północą a południem Półkule podczas gdy większy kąt oznacza większe różnice sezonowe (tj. cieplejsze lato i chłodniejsza zima).

Za 12 000 lat półkula północna doświadczy lata w grudniu i zimy w czerwcu, ponieważ oś Ziemi będzie wskazywała na gwiazdę Vega zamiast jej aktualnego ustawienia względem Gwiazdy Północnej lub Polaris. To sezonowe odwrócenie nie nastąpi nagle, ale pory roku będą się stopniowo zmieniać przez tysiące lat.

Astronom Milutin Milankovitch opracował formuły matematyczne, na których opierają się te odmiany orbitalne. Postawił hipotezę, że gdy niektóre części zmian cyklicznych są łączone i występują jednocześnie, są one odpowiedzialne za poważne zmiany klimatu na Ziemi (nawet epoka lodowcowa). Milankovitch oszacował wahania klimatu w ciągu ostatnich 450 000 lat i opisał okresy zimne i ciepłe. Chociaż wykonywał swoją pracę w pierwszej połowie XX wieku, wyniki Milankovicha zostały udowodnione dopiero w latach siedemdziesiątych.

Badanie z 1976 r. Opublikowane w czasopiśmie Nauka zbadał rdzenie osadów głębinowych i stwierdził, że teoria Milankovitcha odpowiada okresom zmian klimatu. Rzeczywiście epoki lodowcowe miały miejsce, gdy Ziemia przechodziła przez różne etapy zmian orbity.

Źródła

• Hays, J.D. John Imbrie i N.J. Shackleton. „Wariacje na orbicie Ziemi: Rozrusznik epoki lodowcowej”. Nauka. Tom 194, nr 4270 (1976). 1121-1132.
• Lutgens, Frederick K. i Edward J. Tarbuck Atmosfera: wprowadzenie do meteorologii.