Náš život doslova točí kolem cyklů: série událostí, které se pravidelně opakují ve stejném pořadí. Existují stovky různých typů cyklů v našem světě a ve vesmíru. Některé jsou přirozené, jako je změna ročních období, každoroční migrace zvířat nebo cirkadiánní rytmy, které řídí naše spánkové vzorce., Jiní jsou lidé-produkoval, jako je pěstování a sklizeň plodin, hudební rytmy nebo ekonomické cykly.
cykly také hrají klíčovou roli v krátkodobém počasí země a dlouhodobém klimatu. Před sto lety, srbský vědec Milutin Milankovičovým předpokládal, dlouhodobé, kolektivní dopady změn v Zemské polohy vzhledem ke Slunci, jsou významnou hnací silou Zemské dlouhodobé klima, a jsou odpovědné za odstartování začátku a na konci období zalednění (Ice Ages).,
konkrétně zkoumal, jak změny ve třech typech orbitálních pohybů země ovlivňují, kolik slunečního záření (známého jako sluneční záření) dosáhne vrcholu zemské atmosféry a kde dosáhne slunečního záření. Tyto cyklické orbitální pohyb, který stal se známý jako Milankovičovým cyklům, protože změny až na 25 procent v množství příchozí sluneční záření na Zemi, v polovině zeměpisných šířkách (oblastí naší planety se nachází mezi 30 a 60 stupňů na sever a na jih od rovníku).,
Milankovičovým cyklům patří:
- tvar Zemské oběžné dráhy, známý jako výstřednost;
- úhel zemská osa je nakloněna vzhledem k Zemské oběžné rovině, známý jako nepřímost; a
- směr Zemské osy otáčení je špičaté, známý jako precese.
podívejme se na každý (další čtení o tom, proč Milankovičovy cykly nemohou vysvětlit současné oteplování Země zde).,
Excentricita – Země roční pouti kolem Slunce není dokonale kruhový, ale je to docela blízko. V průběhu času, tah gravitace ze dvou největších plynových obřích planet naší sluneční soustavy, Jupiter a Saturn, způsobuje, že tvar oběžné dráhy Země se liší od téměř kruhového až mírně eliptického. Excentricita měří, do jaké míry se tvar oběžné dráhy Země odchyluje od dokonalého kruhu., Tyto variace ovlivňují vzdálenost mezi Zemí a Sluncem.
Excentricita je důvod, proč naše roční období jsou mírně odlišné délky, s létem na Severní Polokouli v současné době asi 4,5 dní delší než zima, a prameny o tři dny déle, než podzimy. Jak excentricita klesá, délka našich ročních období se postupně vyrovnává.,
rozdíl ve vzdálenosti mezi Zemi je nejbližší přístup k Slunci (tzv. přísluní), který se vyskytuje na nebo o 3. ledna každý rok, a jeho nejvzdálenější odklon od Slunce (známý jako aphelion) nebo o 4. července, je v současné době asi 5,1 milionu kilometrů (asi 3,2 milionu kilometrů), variace 3,4 procenta. To znamená, že každý leden se na zemi dostane o 6,8 procenta více příchozího slunečního záření než každý červenec.,
když je oběžná dráha Země nejvíce eliptická, asi o 23 procent více příchozího slunečního záření dosáhne země při nejbližším přístupu naší planety ke slunci každý rok než při nejvzdálenějším odchodu od Slunce. V současné době je excentricita země téměř nejméně eliptická (nejvíce kruhová) a velmi pomalu klesá, v cyklu, který trvá asi 100 000 let.
celková změna globálního ročního slunečního záření v důsledku cyklu excentricity je velmi malá. Protože rozdíly v excentricitě země jsou poměrně malé, jsou relativně malým faktorem ročních sezónních klimatických změn.,
Sklonu – úhlu, Země je rotační osa je nakloněna, jak to cestuje kolem Slunce je známý jako nepřímost. Obliquity je důvod, proč země má roční období. Za poslední milion let se pohybovala mezi 22.1 a 24,5 stupňů kolmo k Zemské oběžné rovině., Větší Země axiální úhel náklonu, tím více extrémní naše roční období jsou, jako každá hemisféra dostává více slunečního záření během léta, když je hemisféra nakloněna směrem ke Slunci, a méně v zimě, když je odkloněná. Větší úhly náklonu upřednostňují období deglaciace (tání a ústup ledovců a ledovců). Tyto účinky nejsou globálně jednotné – vyšší zeměpisné šířky dostávají větší změnu celkového slunečního záření než oblasti blíže k rovníku.
zemská osa je v současné době nakloněna 23.,4 stupně, nebo asi v polovině cesty mezi jeho extrémy, a tento úhel se velmi pomalu snižuje v cyklu, který trvá asi 41 000 let. Naposledy to bylo při maximálním náklonu asi před 10 700 lety a od nynějška dosáhne minimálního náklonu asi za 9 800 let. Jako nepřímost klesá, postupně pomáhá, aby naše roční období mírnější, což má za následek stále teplejší zimy a chladnější léta, které se postupně, v průběhu času, umožňují sněhu a ledu ve vysokých zeměpisných šířkách vybudovat do velkých ledových příkrovů. Jak se ledová pokrývka zvyšuje, odráží více sluneční energie zpět do vesmíru a podporuje ještě další chlazení.,
Precese – Jak se Země otáčí, kolébá mírně na své osy, jako mírně off-střed spinning hračka top. Toto zvlnění je způsobeno slapové síly způsobené gravitačními vlivy Slunce a Měsíce, které způsobují na Zemi bouli na rovníku, který ovlivňuje její rotaci. Trend ve směru tohoto kolísání vzhledem k pevným polohám hvězd je známý jako axiální precese., Cyklus axiální precese trvá asi 25 771,5 roku.
axiální precese činí sezónní kontrasty extrémnějšími v jedné polokouli a méně extrémními v druhé. V současné době se perihelion vyskytuje v zimě na severní polokouli av létě na jižní polokouli. Díky tomu jsou léta na jižní polokouli teplejší a zmírňují sezónní variace na severní polokouli., Ale asi 13.000 let, axiální precese způsobí, že tyto podmínky otočit, se na Severní Polokouli vidět více extrémní sluneční záření a Jižní Polokoule prožívá více mírné sezónní výkyvy.
Axiální precese také postupně mění načasování ročních období, přimět je, aby začít dříve, v průběhu času, a postupně změny, které hvězdičkový Zemské osy na Severní Pól (North Star). Dnešní severní hvězdy Země jsou Polaris a Polaris Australis, ale před pár tisíci lety to byli Kochab a Pherkad.
existuje také apsidální precese., Nejen, že se zemská osa kolísá, ale celá orbitální elipsa země se také nepravidelně otáčí, především díky interakcím s Jupiterem a Saturnem. Cyklus apsidální precese trvá asi 112 000 let. Apsidální precese mění orientaci oběžné dráhy Země vzhledem k eliptické rovině.
kombinované účinky axiální a apsidiální precese výsledek v celkové precesním cyklu, trvající cca 23.000 let v průměru.,
Tepelný Stroj Času
malé změny v pohybu, které Milankovičovým cyklům fungovat odděleně a společně ovlivňovat Zemské klima v průběhu velmi dlouhého časového rozpětí, což vede k větší změny v našich klimatických podmínkách přes desítky tisíc až stovky tisíc let. Milankovičovým kombinované cykly vytvořit komplexní matematický model pro výpočet rozdíly slunečního záření na různé Země zeměpisných šířkách spolu s odpovídající povrchovou teplotou., Model je něco jako stroj času na klima: může být spuštěn dozadu a dopředu, aby prozkoumal minulé a budoucí klimatické podmínky.
Milankovičovým předpokládá, že změny v záření v některých zeměpisných šířkách a v některých obdobích jsou více důležité než ostatní, aby růst a ústup ledovců. Kromě toho, to bylo jeho přesvědčení, že křivolakost byl nejdůležitější ze tří cyklů pro klima, protože to má vliv na množství slunečního záření v Zemské severní high-šířky regiony v létě (relativní roli precese vs. nepřímost je stále předmětem vědecké studie).,
vypočítal, že Doba ledová se vyskytuje přibližně každých 41 000 let. Následný výzkum potvrzuje, že k nim došlo v intervalech 41 000 let mezi jedním a třemi miliony let. Ale asi před 800 000 lety se cyklus doby ledové prodloužil na 100 000 let, což odpovídá cyklu excentricity země. Zatímco pro vysvětlení tohoto přechodu byly navrženy různé teorie, vědci zatím nemají jasnou odpověď.
Milankovitchova práce byla podpořena dalšími výzkumníky své doby a napsal řadu publikací o své hypotéze., Ale až asi 10 let po jeho smrti v roce 1958 začala globální vědecká komunita vážně vnímat jeho teorii. V roce 1976 studie v časopise Science od Hays et al. pomocí hlubinných sedimentů jader zjistil, že Milankovičovým cyklům odpovídá období velkých klimatických změn za posledních 450,000 let, s ledovým dochází, když Země byla prochází různých fázích orbitální variace.,
Několik dalších projektů a studií také potvrdil platnost Milankovičovým práce, včetně výzkumu s využitím dat z ledovcových jader v Grónsku a Antarktidě, který poskytl silný důkaz Milankovičovým cyklům mnoho stovek tisíc let. Kromě toho byla jeho práce přijata Národní radou pro výzkum americké Národní akademie věd.
Vědecký výzkum, aby lépe pochopit mechanismy, které způsobují změny v rotaci Země a jak konkrétně Milankovičovým cyklům kombinovat vliv klimatu probíhá., Ale teorie, že řídí načasování ledovcových interglaciálních cyklů, je dobře přijata.