Våre liv bokstavelig talt kretser rundt sykluser: serie av hendelser som gjentas regelmessig, i samme rekkefølge. Det er hundrevis av forskjellige typer sykluser i vår verden og i universet. Noen er naturlig, slik som endring av årstidene, årlige dyr flyttinger eller døgnrytme som regulerer vår søvn mønstre., Andre er et menneske-produsert, som dyrking og høsting av avlinger, musikalske rytmer eller økonomiske sykluser.
Sykluser også spille viktige roller i Jordens kortsiktige vær og langsiktige klima. For et århundre siden, serbiske forskeren Milutin Milankovitch hypotese langsiktig, kollektive virkninger av endringer i jordas stilling i forhold til Sola er en sterk driver av Jordens langsiktige klima, og er ansvarlig for å utløse begynnelsen og slutten av istid perioder (istider).,
Spesielt, han undersøkte hvordan variasjoner i tre typer av Jorden orbital bevegelser påvirker hvor mye solstråling (kjent som insolation) når toppen av Jordens atmosfære samt hvor insolation når. Disse sykliske orbital bevegelser, som ble kjent som Milankovitch sykluser, føre til avvik på opp til 25 prosent i mengden av innkommende insolation på Jorden i midten av breddegrader (de områdene av vår planet som ligger mellom ca 30 og 60 grader nord og sør for ekvator).,
Milankovitch sykluser inkluderer:
- form av Jordens bane, kjent som eksentrisitet;
- vinkelen på Jordens akse er skråstilt med hensyn til jordas baneplan, kjent som skjevheter; og
- retning Jordens rotasjonsakse er rettet, kjent som presisjon.
La oss ta en titt på hver (videre lesning om hvorfor Milankovitch sykluser kan ikke forklare Jordens nåværende oppvarming her).,
Eksentrisitet – Jordens årlige pilegrimsferden rundt Solen er ikke helt sirkulær, men det er ganske nær. Over tid er det tyngdekraften fra vårt solsystem er to største gass gigantiske planeter, Jupiter og Saturn, fører til at formen på jordas bane varierer fra nesten sirkulære til svakt elliptisk. Eksentrisitet måler hvor mye form av Jordens bane avviker fra en perfekt sirkel., Disse variasjonene påvirke avstanden mellom Jorden og Solen.
Eksentrisiteten er grunnen til at våre årstider er litt forskjellige lengder, med somre på den Nordlige Halvkule i dag om lag 4,5 dager lenger enn vintre, og kilder om tre dager lenger enn høster. Som eksentrisitet reduseres, lengden på våre årstider gradvis jevner seg ut.,
forskjellen i avstand mellom Jorden er nærmest tilnærming til Solen (kalles perihelion), som oppstår på eller rundt 3 januar hvert år, og dens lengst avreise fra Solen (kjent som aphelion) på eller om juli 4, er tiden i ferd med 5,1 millioner kilometer (ca 3,2 millioner km), en variasjon på 3,4 prosent. Det betyr at hver enkelt januar, om 6.8 prosent mer innkommende solstråling som når Jord enn det gjør hver juli.,
Når Jordens bane er på sitt mest elliptiske, rundt 23 prosent mer innkommende solstråling som når Jorden på vår planet er nærmest tilnærming til Solen hvert år enn ikke på sitt fjerneste avreise fra Solen. I dag, Jorden er eksentrisiteten er i nærheten av sin minste elliptic (mest sirkulære) og er svært langsomt synkende, i en syklus som strekker seg om lag 100.000 år.
Den totale endringen i global årlige insolation på grunn av eksentrisitet syklus er svært liten. På grunn av variasjoner i Jordens eksentrisitet er ganske små, de er en forholdsvis liten faktor i ordinære sesongmessige klimavariasjoner.,
Skjevheter – vinkelen på Jordens rotasjonsakse er vippet som den beveger seg rundt Solen er kjent som skjevheter. Skjevheter er grunnen til at Jorden har årstider. I løpet av de siste millioner år, den har variert mellom 22.1 og 24.5 grader loddrett i forhold til jordas baneplan., Jo større Jordens aksehelning vinkel, de mer ekstreme våre årstider er, som hver halvkule mottar mer solstråling under sommeren, når halvkule er vippet mot Solen, og mindre om vinteren, når det helles bort. Større tilt vinkel favør perioder av deglaciation (smelting og tilbaketrekkingen av isbreer og innlandsis). Disse effektene er ikke ensartet globalt — høyere breddegrader motta en større endring i total solinnstråling enn områder nærmere ekvator.
Jordens akse er for tiden vippet 23.,4 grader, eller omtrent halvveis mellom ytterpunktene, og denne vinkelen er svært langsomt ned i en syklus som strekker seg ca 41,000 år. Det var siste på sitt maksimale tilt om 10,700 år siden, og vil nå sitt minimum tilt om 9,800 år fra nå. Som reduserer skjevheter, det gradvis bidrar til å gjøre våre årstider mildere, noe som resulterer i stadig varmere vintre, og kjøligere somre som gradvis, over tid, tillate snø og is på høye breddegrader for å bygge opp i store isflak. Som isdekket øker, det reflekterer mer av Solens energi tilbake på plass, for å skape enda mer kjøling.,
Presisjon – Som Jorden roterer, napp litt på sin akse, som en litt off-center spinning snurrebass. Dette vingle er på grunn av tidevann krefter forårsaket av gravitasjons påvirkning av Solen og Månen som er årsak til Jorden for å bule på ekvator, som påvirker dens rotasjon. Trenden i retning av denne stabilt i forhold til det faste stillinger stjerner er kjent som aksial presesjon., Syklusen av aksial precession strekker seg ca 25,771.5 årene.
Aksial precession gjør sesongmessige kontraster mer ekstreme i en halvkule og mindre ekstreme i den andre. For øyeblikket er perihelion oppstår i løpet av vinteren på den Nordlige Halvkule og i sommer på den Sørlige Halvkule. Dette gjør Sørlige Halvkule varmere somre og moderate Nordlige Halvkule sesongmessige variasjoner., Men i om 13,000 år, aksial precession vil føre til at disse betingelsene for å snu, med den Nordlige Halvkule ser mer ekstreme i solstråling og den Sørlige Halvkule opplever mer moderat sesongmessige variasjoner.
Aksial precession også gradvis endrer tidspunktet for seasons, forårsaker dem til å begynne tidligere over tid, og gradvis endres som stjerners Jordens akse poeng til på Nordpolen (Nord-Star). I dag Jordens Nord-Stjerner er Polaris og Polaris Australis, men et par tusen år siden, de var Kochab og Pherkad.
Det er også apsidal presesjon., Ikke bare Jordens akse vingle, men Jorden er hele orbital ellipse også napp uregelmessig, først og fremst på grunn av sin interaksjon med Jupiter og Saturn. Syklusen av apsidal precession strekker seg ca 112,000 år. Apsidal precession endrer retning av Jordens bane i forhold til elliptisk flyet.
Den kombinerte effekten av aksial-og apsidal precession resultere i en samlet presisjon syklus som strekker seg over ca 23 000 år i gjennomsnitt.,
Et Klima Time Machine
små endringer settes i bevegelse av Milankovitch sykluser opererer separat og sammen for å påvirke Jordens klima over svært lang timespans, fører til større endringer i klimaet over titusener til hundretusener av år. Milankovitch kombinert sykluser for å lage en omfattende matematisk modell for å beregne forskjeller i solinnstråling på ulike Jorden breddegrader sammen med tilsvarende overflate temperaturer., Modellen er liksom som et klima time machine: det kan kjøres frem og tilbake for å undersøke tidligere og fremtidige klimaforhold.
Milankovitch antatt endringer i stråling på noen breddegrader og i noen sesonger er mer viktig enn andre til vekst og tilbaketrekning av isdekket. I tillegg, det var hans tro på at skjevheter var den viktigste av de tre sykluser for klimaet, fordi det påvirker mengden av insolation i Jordens nordlige høy breddegrad regioner i løpet av sommeren (den relative rollen precession versus skjevheter er fortsatt et spørsmål om vitenskapelig studie).,
Han beregnet at istider oppstå omtrent hver 41,000 år. Senere forskning bekrefter at de gjorde oppstå på 41,000-års intervaller mellom én og tre millioner år siden. Men ca 800 000 år siden, syklus av istider forlenget til 100 000 år, noe som tilsvarer Jordens eksentrisitet syklus. Mens ulike teorier har blitt foreslått for å forklare denne overgangen, forskere ennå ikke har et klart svar.
Milankovitch arbeid ble støttet av andre forskere i sin tid, og han forfattet en rekke publikasjoner på sin hypotese., Men det var ikke før om 10 år etter hans død i 1958 som den globale vitenskap samfunnet begynte å ta alvorlig varsel av hans teori. I 1976, en studie i tidsskriftet Science av Hays et al. ved hjelp av deep-sea sediment cores fant at Milankovitch sykluser korresponderer med perioder med store klimaendringer i løpet av de siste 450,000 år, med istider som oppstår når Jorden var under ulike stadier av orbital variasjon.,
Flere andre prosjekter og studier har også opprettholdt gyldigheten av Milankovitch arbeid, inkludert forskning ved hjelp av data fra iskjerner på Grønland og i Antarktis som har gitt sterke bevis for Milankovitch sykluser går tilbake mange hundretusener av år. I tillegg er hans arbeid har blitt omfavnet av National Research Council of the U.S. National Academy of Sciences.
Vitenskapelig forskning for bedre å forstå de mekanismer som forårsaker endringer i Jordens rotasjon og hvordan spesielt Milankovitch sykluser kombineres for å påvirke klimaet er pågående., Men teorien om at de kjører tidspunktet for bre-interglacial sykluser er godt akseptert.