nuestras vidas giran literalmente alrededor de ciclos: series de eventos que se repiten regularmente en el mismo orden. Hay cientos de diferentes tipos de ciclos en nuestro mundo y en el universo. Algunos son naturales, como el cambio de las estaciones, las migraciones anuales de animales o los ritmos circadianos que rigen nuestros patrones de sueño., Otros son producidos por el hombre, como el cultivo y la cosecha de cultivos, ritmos musicales o ciclos económicos.
Los ciclos también juegan un papel clave en el clima a corto plazo y el clima a largo plazo de la Tierra. Hace un siglo, el científico serbio Milutin Milankovitch planteó la hipótesis de que los efectos colectivos a largo plazo de los cambios en la posición de la Tierra en relación con el sol son un fuerte impulsor del clima a largo plazo de la Tierra, y son responsables de desencadenar el comienzo y el final de los períodos de glaciación (edades de hielo).,
Específicamente, examinó cómo las variaciones en tres tipos de movimientos orbitales de la Tierra afectan cuánta radiación solar (conocida como insolación) alcanza la parte superior de la atmósfera de la tierra, así como dónde alcanza la insolación. Estos movimientos orbitales cíclicos, que se conocieron como los ciclos de Milankovitch, causan variaciones de hasta el 25 por ciento en la cantidad de insolación entrante en las latitudes medias de la Tierra (las áreas de nuestro planeta ubicadas entre aproximadamente 30 y 60 grados al norte y al sur del ecuador).,
los ciclos de Milankovitch incluyen:
- La forma de la órbita de la tierra, conocida como excentricidad;
- El ángulo del eje de la Tierra está inclinado con respecto al plano orbital de la Tierra, conocido como oblicuidad; y
- la dirección del eje de rotación de la Tierra es puntiaguda, conocida como precesión.
echemos un vistazo a cada uno (más información sobre Por qué los ciclos de Milankovitch no pueden explicar el calentamiento actual de la tierra aquí).,
excentricidad – la peregrinación anual de la tierra alrededor del sol no es perfectamente circular, pero está bastante cerca. Con el tiempo, la atracción de la gravedad de los dos planetas gigantes gaseosos más grandes de nuestro Sistema solar, Júpiter y Saturno, hace que la forma de la órbita de la Tierra varíe de casi circular a ligeramente elíptica. La excentricidad mide cuánto parte la forma de la órbita de la tierra de un círculo perfecto., Estas variaciones afectan la distancia entre la Tierra y el sol.
la excentricidad es la razón por la que nuestras estaciones son de longitudes ligeramente diferentes, con veranos en el hemisferio norte actualmente alrededor de 4,5 días más que los inviernos, y primaveras alrededor de tres días más que los otoños. A medida que disminuye la excentricidad, la duración de nuestras estaciones se equilibra gradualmente.,
la diferencia en la distancia entre el acercamiento más cercano de la Tierra al Sol (conocido como perihelio), que ocurre alrededor del 3 de enero de cada año, y su alejamiento más lejano del Sol (conocido como afelio) alrededor del 4 de julio, es actualmente de aproximadamente 5.1 millones de kilómetros (aproximadamente 3.2 millones de millas), una variación del 3.4 por ciento. Eso significa que cada enero, alrededor de un 6.8 por ciento más de radiación solar entrante llega a la tierra que cada julio.,
Cuando la órbita de la Tierra está en su punto más elíptico, alrededor de un 23 por ciento más de radiación solar entrante llega a la Tierra en el acercamiento más cercano de nuestro planeta al sol cada año que lo hace en su alejamiento más lejano del Sol. Actualmente, la excentricidad de la Tierra está cerca de su menor elíptica (la más circular) y está disminuyendo muy lentamente, en un ciclo que abarca unos 100.000 años.
el cambio total en la insolación anual global debido al ciclo de excentricidad es muy pequeño. Debido a que las variaciones en la excentricidad de la Tierra son bastante pequeñas, son un factor relativamente menor en las variaciones climáticas estacionales anuales.,
Obliquity – el ángulo del eje de rotación de la tierra se inclina a medida que viaja alrededor del sol se conoce como oblicuidad. La oblicuidad es la razón por la que la Tierra tiene estaciones. En los últimos millones de años, ha variado entre 22.1 y 24.5 grados perpendiculares al plano orbital de la Tierra., Cuanto mayor es el ángulo de inclinación axial de la Tierra, más extremas son nuestras estaciones, ya que cada hemisferio recibe más radiación solar durante su verano, cuando el hemisferio se inclina hacia el sol, y menos durante el invierno, cuando se inclina hacia afuera. Los ángulos de inclinación más grandes favorecen los períodos de desglaciación (el derretimiento y el retroceso de los glaciares y las capas de hielo). Estos efectos no son uniformes globalmente lati las latitudes más altas reciben un cambio mayor en la radiación solar total que las áreas más cercanas al ecuador.
el eje de la Tierra está actualmente inclinado 23.,4 grados, o aproximadamente a mitad de camino entre sus extremos, y este ángulo está disminuyendo muy lentamente en un ciclo que abarca aproximadamente 41.000 años. Fue el último en su inclinación máxima hace unos 10.700 años y alcanzará su inclinación mínima unos 9.800 años a partir de ahora. A medida que disminuye la oblicuidad, ayuda gradualmente a que nuestras estaciones sean más suaves, lo que resulta en inviernos cada vez más cálidos y veranos más fríos que, gradualmente, con el tiempo, permiten que la nieve y el hielo en latitudes altas se acumulen en grandes capas de hielo. A medida que aumenta la capa de hielo, refleja más energía del sol de vuelta al espacio, promoviendo aún más enfriamiento.,
a medida que la Tierra gira, se tambalea ligeramente sobre su eje, como un juguete giratorio ligeramente descentrado. Esta oscilación de la tierra se debe a fuerzas de marea causadas por las influencias gravitacionales del sol y la Luna, que hacen que la Tierra se abombe en el Ecuador, afectando su rotación. La tendencia en la dirección de esta oscilación relativa a las posiciones fijas de las estrellas se conoce como precesión axial., El ciclo de precesión axial abarca aproximadamente 25.771, 5 años.
la precesión Axial hace que los contrastes estacionales sean más extremos en un hemisferio y menos extremos en el otro. Actualmente el perihelio ocurre durante el invierno en el hemisferio norte y en verano en el Hemisferio Sur. Esto hace que los veranos del Hemisferio Sur sean más calurosos y modera las variaciones estacionales del Hemisferio Norte., Pero en unos 13.000 años, la precesión axial hará que estas Condiciones cambien, con el Hemisferio Norte viendo más extremos en la radiación solar y el Hemisferio Sur experimentando variaciones estacionales más moderadas.
la precesión Axial también cambia gradualmente el tiempo de las estaciones, haciendo que comiencen antes con el tiempo, y cambia gradualmente a qué estrella apunta el eje de la Tierra en el Polo Norte (La Estrella Del Norte). Hoy Las estrellas del Norte de la Tierra son Polaris y Polaris Australis, pero hace un par de miles de años, eran Kochab y Pherkad.
también hay precesión absidal., No solo el eje de la Tierra se tambalea, sino que toda la elipse orbital de la Tierra también se tambalea irregularmente, principalmente debido a sus interacciones con Júpiter y Saturno. El ciclo de precesión del ábside abarca unos 112.000 años. La precesión absidal cambia la orientación de la órbita de la Tierra en relación con el plano elíptico.
los efectos combinados de la precesión axial y absidal dan como resultado un ciclo de precesión general que abarca aproximadamente 23,000 años en promedio.,
una máquina del tiempo climático
los pequeños cambios puestos en marcha por los ciclos de Milankovitch operan por separado y juntos para influir en el clima de la Tierra durante períodos de tiempo muy largos, lo que lleva a cambios más grandes en nuestro clima durante decenas de miles a cientos de miles de años. Milankovitch combinó los ciclos para crear un modelo matemático completo para calcular las diferencias en la radiación solar en varias latitudes de la Tierra junto con las temperaturas superficiales correspondientes., El modelo es una especie de máquina del tiempo climático: se puede correr hacia atrás y hacia adelante para examinar las condiciones climáticas pasadas y futuras.
Milankovitch asumió que los cambios en la radiación en algunas latitudes y en algunas estaciones son más importantes que otras para el crecimiento y el retroceso de las capas de hielo. Además, creía que la oblicuidad era el más importante de los tres ciclos para el clima, porque afecta la cantidad de insolación en las regiones septentrionales de alta latitud de la Tierra durante el verano (el papel relativo de la precesión frente a la oblicuidad sigue siendo una cuestión de estudio científico).,
él calculó que las edades de hielo ocurren aproximadamente cada 41,000 años. Investigaciones posteriores confirman que ocurrieron en intervalos de 41,000 años entre uno y tres millones de años atrás. Pero hace unos 800.000 años, el ciclo de las edades de hielo se alargó a 100.000 años, igualando el ciclo de excentricidad de la Tierra. Si bien se han propuesto varias teorías para explicar esta transición, los científicos aún no tienen una respuesta clara.
El trabajo de Milankovitch fue apoyado por otros investigadores de su tiempo, y fue autor de numerosas publicaciones sobre su hipótesis., Pero no fue hasta unos 10 años después de su muerte en 1958 que la comunidad científica mundial comenzó a tomar en serio su teoría. En 1976, un estudio en la revista Science por Hays et al. utilizando núcleos de sedimentos de aguas profundas se encontró que los ciclos de Milankovitch corresponden con períodos de cambio climático importante en los últimos 450.000 años, con edades de hielo que ocurren cuando la Tierra estaba experimentando diferentes etapas de variación orbital.,
varios otros proyectos y estudios también han confirmado la validez del trabajo de Milankovitch, incluida la investigación utilizando datos de núcleos de hielo en Groenlandia y la Antártida que ha proporcionado una fuerte evidencia de los ciclos de Milankovitch que se remontan a muchos cientos de miles de años. Además, su trabajo ha sido Adoptado por el Consejo Nacional de Investigación de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos.
la investigación científica para comprender mejor los mecanismos que causan los cambios en la rotación de la Tierra y cómo se combinan específicamente los ciclos de Milankovitch para afectar el clima está en curso., Pero la teoría de que conducen el tiempo de los ciclos glacial-interglaciales es bien aceptada.