életünk szó szerint ciklusok körül forog: olyan események sorozata, amelyeket rendszeresen megismételnek ugyanabban a sorrendben. Több száz különböző típusú ciklus létezik a világunkban és az univerzumban. Néhány természetes, mint például az évszakok változása, az éves állati vándorlások vagy az alvási mintáinkat szabályozó cirkadián ritmusok., Mások ember által termelt, mint a növények termesztése és betakarítása, zenei ritmusok vagy gazdasági ciklusok.
a ciklusok kulcsszerepet játszanak a Föld rövid távú időjárásában és hosszú távú éghajlatában is. Egy évszázaddal ezelőtt Milutin Milankovics Szerb tudós feltételezte, hogy a Föld Naphoz viszonyított helyzetében bekövetkező változások hosszú távú, kollektív hatásai a Föld hosszú távú éghajlatának erős hajtóereje, és felelősek a glaciációs időszakok (jégkorszakok) kezdetének és végének kiváltásáért.,
konkrétan azt vizsgálta, hogy a Föld orbitális mozgásainak három típusa hogyan befolyásolja a napsugárzás (úgynevezett insoláció) mértékét a Föld légkörének tetején, valamint az insoláció elérésekor. Ezek a ciklikus orbitális mozgások, amelyek Milankovitch ciklusokként váltak ismertté, akár 25% – os eltéréseket okoznak a föld középső szélességein (bolygónk területei az Egyenlítőtől északra és délre körülbelül 30-60 fok között helyezkednek el).,
A Milankovitch ciklus közé:
- alakú Föld körüli pályára, ismert, mint a különcség;
- A szög a Föld tengely ferde tekintetében a Föld orbitális gép, ismert, mint a ferdeség; s
- Az irányba, a Föld forgástengely hegyes, ismert, mint a halakat.
vessünk egy pillantást mindegyikre (további olvasás arról, hogy a Milankovics ciklusok miért nem tudják megmagyarázni a Föld jelenlegi felmelegedését itt).,
– a föld éves zarándoklat a Nap körül nem teljesen kör alakú, de elég közel van. Idővel a naprendszerünk két legnagyobb gázóriás bolygója, a Jupiter és a Szaturnusz gravitációs vonzása miatt a Föld pályájának alakja közel körköröstől kissé elliptikusig változik. Az excentricitás azt méri, hogy a Föld pályájának alakja mennyire eltér a tökéletes körtől., Ezek a változások befolyásolják a Föld és a nap közötti távolságot.
az évszakok kissé eltérő hosszúságúak, az északi féltekén a nyarak jelenleg körülbelül 4, 5 nappal hosszabbak, mint a tél, és körülbelül három nappal hosszabbak, mint az ősz. Ahogy az excentricitás csökken, az évszakok hossza fokozatosan kiegyenlül.,
a Föld legközelebbi megközelítése a Naphoz (perihelion néven ismert) közötti távolság különbsége, amely minden év január 3-án vagy körülbelül január 3-án fordul elő, és a Naptól való legtávolabbi távozása (aphelion néven ismert) július 4-én vagy körülbelül 5, 1 millió kilométer (körülbelül 3, 2 millió mérföld), 3, 4 százalékos variáció. Ez azt jelenti, hogy minden januárban körülbelül 6, 8 százalékkal több bejövő napsugárzás éri el a Földet, mint minden júliusban.,
amikor a Föld pályája a leginkább elliptikus, körülbelül 23 százalékkal több bejövő napsugárzás éri el a Földet bolygónk legközelebbi megközelítésekor a Naphoz minden évben, mint a naptól legtávolabbi távozása. Jelenleg a Föld excentricitása közel van a legkisebb elliptikus (leginkább kör alakú), és nagyon lassan csökken, egy olyan ciklusban, amely körülbelül 100 000 évet ölel fel.
az excentricitási ciklus miatt a globális éves insoláció teljes változása nagyon kicsi. Mivel a föld excentricitása meglehetősen kicsi, viszonylag csekély tényező az éves szezonális éghajlati változásokban.,
a szög Föld forgástengelye van döntve, ahogy utazik a Nap körül ismert ferdeség. A ferdeség az oka annak, hogy a földnek évszakai vannak. Az elmúlt millió évben 22,1 és 24,5 fok között mozgott a Föld orbitális síkjára merőlegesen., Minél nagyobb a Föld tengelyirányú dőlésszöge, annál szélsőségesebb az évszakunk, mivel minden félteke nyáron több napsugárzást kap, amikor a félteke a Nap felé hajlik, télen pedig kevésbé, amikor el van döntve. A nagyobb dőlésszögek kedveznek a deglaciációs időszakoknak (a gleccserek és jéglapok olvadása és visszavonulása). Ezek a hatások globálisan nem egységesek-a magasabb szélességi körök nagyobb változást kapnak a teljes napsugárzásban, mint az egyenlítőhöz közelebb eső területek.
A Föld tengelye jelenleg 23.,4 fok, vagy körülbelül félúton a szélsőségek között, és ez a szög nagyon lassan csökken egy olyan ciklusban, amely körülbelül 41 000 évet ölel fel. Ez volt az utolsó a maximális tilt körülbelül 10.700 évvel ezelőtt, és eléri a minimális tilt körülbelül 9.800 év múlva. Ahogy csökken az olvadás, fokozatosan enyhül az évszakunk, ami egyre melegebb teleket eredményez, és hűvösebb nyarakat, amelyek idővel fokozatosan lehetővé teszik, hogy a nagy szélességi fokon lévő hó és jég nagy jégtakarókká alakuljon. Ahogy a jégtakaró növekszik, a Nap energiájának nagyobb részét tükrözi vissza az űrbe, elősegítve a további hűtést.,
– ahogy a Föld forog, kissé ingadozik a tengelyén, mint egy kissé off-center forgó játék teteje. Ez a hullámzás a nap és a Hold gravitációs hatásai által okozott árapályerőknek köszönhető, amelyek miatt a Föld az egyenlítőn kidudorodik, ami befolyásolja annak forgását. A csillagok rögzített pozícióihoz viszonyított ingadozás irányába mutató tendenciát axiális precessziónak nevezik., Az axiális precesszió ciklusa körülbelül 25 771, 5 évig terjed.
az axiális precesszió a szezonális ellentéteket szélsőségesebbé teszi az egyik féltekén, a másikban pedig kevésbé szélsőségessé. Jelenleg a perihelion télen az északi féltekén, nyáron a déli féltekén fordul elő. Ezáltal a déli féltekén a nyarak melegebbek és mérsékeltebbek lesznek az északi féltekén., De körülbelül 13 000 év alatt az axiális precesszió hatására ezek a feltételek megváltoznak, az északi féltekén a napsugárzás szélsőségesebb, a déli féltekén pedig mérsékeltebb szezonális eltérések tapasztalhatók.
az axiális precesszió is fokozatosan megváltoztatja az évszakok időzítését, ami miatt az idő múlásával korábban kezdődnek, és fokozatosan megváltozik, hogy melyik csillag Föld tengelye az északi pólusra (az Északi csillagra) mutat. Ma a Föld északi csillagai a Polaris és a Polaris Australis, de néhány ezer évvel ezelőtt Kochab és Pherkad voltak.
van apsidalis precesszió is., Nem csak a Föld tengelye ingadozik, hanem a Föld teljes orbitális ellipszise is szabálytalanul ingadozik, elsősorban a Jupiterrel és a Szaturnusszal való kölcsönhatása miatt. Az apsidal precesszió ciklusa körülbelül 112 000 évig terjed. Az apsidális precesszió megváltoztatja a Föld pályájának irányát az elliptikus síkhoz képest.
az axiális és apsidális precesszió együttes hatása átlagosan körülbelül 23 000 évig tartó teljes precessziós ciklust eredményez.,
A Climate Time Machine
A milankovitch ciklusok által elindított apró változások külön-külön és együtt működnek, hogy nagyon hosszú idő alatt befolyásolják a Föld éghajlatát, ami több tízezer-több százezer év alatt nagyobb változásokhoz vezet az éghajlatunkban. Milankovitch kombinálta a ciklusokat, hogy átfogó matematikai modellt hozzon létre a napsugárzás különbségeinek kiszámításához a különböző Föld szélességeken, a megfelelő felületi hőmérsékletekkel együtt., A modell olyan, mint egy éghajlati időgép: visszafelé és előre is futtatható, hogy megvizsgálja a múltbeli és jövőbeli éghajlati viszonyokat.
Milankovitch feltételezte, hogy a sugárzás bizonyos szélességi fokokon változik, és egyes évszakokban fontosabb, mint mások a jégtakarók növekedése és visszahúzódása szempontjából. Ezenkívül meggyőződése volt, hogy a ferdeség a legfontosabb az éghajlat három ciklusa közül, mivel a nyár folyamán befolyásolja a Föld északi, nagy szélességű régióiban az insoláció mennyiségét (a precesszió relatív szerepe a ferdeséggel szemben még mindig tudományos vizsgálat kérdése).,
kiszámította, hogy a Jégkorszak körülbelül 41 000 évente fordul elő. A későbbi kutatások megerősítik, hogy 41 000 éves időközönként fordultak elő egy-három millió évvel ezelőtt. De körülbelül 800 000 évvel ezelőtt a Jégkorszak ciklusa 100 000 évre meghosszabbodott, a Föld excentricitási ciklusához igazítva. Bár különböző elméleteket javasoltak ennek az átmenetnek a magyarázatára, a tudósoknak még nincs egyértelmű válaszuk.
Milankovics munkásságát korának más kutatói is támogatták, hipotéziséről számos publikáció szerzője volt., De csak körülbelül 10 évvel az 1958-as halála után kezdte komolyan észrevenni elméletét a globális tudományos közösség. 1976-ban egy tanulmány a Science folyóiratban Hays et al. a mélytengeri üledékmagok segítségével megállapították, hogy a Milankovitch ciklusok megfelelnek az elmúlt 450 000 év jelentős éghajlatváltozási időszakainak, a jégkorszakok akkor fordulnak elő, amikor a Föld az orbitális variáció különböző szakaszaiban volt.,
Több más projekt és tanulmány is megerősítette Milankovics munkájának érvényességét, többek között a grönlandi és az antarktiszi jégmagokból származó adatok felhasználásával végzett kutatások, amelyek erős bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy Milankovics ciklusai több százezer évre nyúlnak vissza. Emellett munkáját az amerikai Nemzeti Tudományos Akadémia Nemzeti Kutatási Tanácsa is magáévá tette.
tudományos kutatás folyamatban van annak érdekében, hogy jobban megértsük azokat a mechanizmusokat, amelyek megváltoztatják a Föld forgását, és hogy a Milankovitch ciklusok hogyan kombinálják az éghajlatot., De az az elmélet, hogy a glaciális-interglaciális ciklusok időzítését vezetik, jól elfogadott.