Milankovičevi cikli so ena od teorij, s katerimi so znanstveniki poskušali razložiti obstoj poledenitev v zgodovini Zemlje. Ta hipoteza se imenuje tudi orbitalna ali astronomska. Ime je dobila po jugoslovanskem podnebju Milutinu Milankoviću. Kljub velikemu številu protislovij v tej teoriji je bila osnova sodobne paleoklimatologije.
Gibanje Zemlje
Kot veste, se Zemlja vrti okoli Sonca po eliptični orbiti in okoli svoje osi. Slednji zaradi vpliva lunine gravitacije tudi spremeni svoj položaj. Zemljina os ima določen kot naklona, tako kot drugi planeti v sončnem sistemu. Opisuje stožec v prostoru. Ta učinek se imenuje precesija. Dober primer, ki vizualizira to značilnost gibanja planeta, je vrtenje vrtljivega vrha.
Obdobje popolne revolucije okoli oboda je približno 25.800 let. Nagibni kot osi se spreminja tudi v območju 22,1-24,5° vsakih 40.100 let. Ta pojav se imenuje nutacija.
ekscentričnost, ozstopnja stiskanja Zemljine orbite med vrtenjem Sonca se spreminja v obdobju 90.800 let. Ko se poveča, se planet odmakne od zvezde in prejme manj sončnega sevanja in s tem tudi toplote. Obstajajo tudi obdobja, ko največji naklon Zemlje sovpada z največjo ekscentričnostjo. Rezultat je globalno hlajenje.
Perihilion in Afelion
Ker planeti osončja medsebojno vplivajo drug na drugega, se os Zemljine orbite pri gibanju okoli Sonca postopoma obrača v isto smer kot orbitalno gibanje. Posledično se premakne perihel - točka orbite, ki je najbližja zvezdi, in afelij - najbolj oddaljena točka. Ti parametri vplivajo na intenzivnost vpliva sončnega sevanja – toplotnega, elektromagnetnega, korpuskularnega sevanja. V odstotkih so ta nihanja majhna, vendar vplivajo na segrevanje površine planeta.
Astronomija, geofizika in klimatologija so vede, s pomočjo katerih znanstveniki poskušajo ugotoviti razmerje med sončno aktivnostjo, sekularnimi spremembami povprečne letne temperature in podnebjem nasploh ter med drugimi dejavniki. Njihova naloga ni samo določanje naravnih vzorcev, ampak tudi napovedovanje prihodnjih sprememb, ki lahko pomembno vplivajo na človeško življenje.
Kaj so Milankovičevi cikli?
Podnebje na Zemlji se spreminja pod vplivom antropogenih in neantropogenih dejavnikov. Druga skupina vključuje tektonske premike litosferskih plošč,nihanja sončnega sevanja, vulkanske aktivnosti in Milankovičevih ciklov. Opisujejo vpliv sprememb v gibanju planeta na podnebje.
Leta 1939 je Milankovitch prvič postavil hipotezo o ciklični odvisnosti ledenih dob v zadnjih 500 tisoč letih. Izračunal je dinamiko sprememb sončnega sevanja, ki ga sestavljata elektromagnetno in korpuskularno sevanje, in pojasnil vzrok poledenitve v pleistocenski dobi. Po njegovem mnenju je bilo v spreminjanju parametrov orbite planeta - ekscentričnosti, kota nagiba osi in položaja perihelija. Po postulatih njegove teorije se poledenitve, ki jih povzročajo ti dejavniki, ponavljajo v kratkih intervalih in jih je mogoče predvideti.
Njegova hipoteza je bila zgrajena na predpostavki, da je ozračje planeta prozorno. Za 65 ° severne zemljepisne širine je izračunal različice sončnega sevanja (insolacije). Odseki, pridobljeni na insolacijskem diagramu, ki ustrezajo štirim poledenitvam, so dobro korelirali s shemo alpske poledenitve, ki sta jo zgradila nemška znanstvenika A. Penk in E. Brückner.
Glavni dejavniki in ledene dobe
Po Milankovitchevi teoriji bi morali trije zgoraj navedeni glavni orbitalni faktorji običajno delovati v različnih smereh, tako da se njihov učinek ne sešteva. Naslednja ledena doba pride, ko se seštevata in krepita drug drugega.
Vsak od njih določa vpliv Sonca na Zemljo, na količino sončnega sevanja, ki ga prejmejo različnicone planeta. Če se zmanjša na severni polobli, kjer je zgoščena večina ledenikov, se vsako leto na površini nabira vedno več snega. Povečanje snežne odeje poveča odboj sončne svetlobe, kar posledično prispeva k nadaljnjemu ohlajanju planeta.
Ta proces se postopoma povečuje, začne se globalno ohlajanje, začne se nova ledena doba. Na koncu takšnega cikla opazimo nasproten pojav. Po znanstvenih podatkih je bil vrh hlajenja v zadnji ledeni dobi pred približno 18.000 leti.
vpliv precesije
Znanstveniki menijo, da je precesijski cikel najbolj izrazit v poledenitev na severni polobli. Zdaj je v medledenem obdobju, ki se bo končalo čez približno 9-10 tisoč let. V prihodnjih tisočletjih se bo gladina morja zaradi taljenja ledenikov lahko še dvignila. In najprej gre za ledeno ploščo Grenlandije - drugo največjo za antarktično.
Nasprotno, na južni polobli trenutno opažamo epoho "poledenitve", a ker je tukaj veliko manj zemlje kot na severni, ta pojav ni videti tako svetel.
Če dan zimskega solsticija pade na afelij (to pomeni, da je nagib planetne osi vrtenja v smeri od Sonca največji), bo zima daljša in hladnejša, poletje pa vroče in kratko. Na nasprotni polobli, nasprotno, je dolgo hladno poletje in kratka topla zima. Razlike v trajanju teh letnih časov so bolj opazne, boljorbitalna ekscentričnost.
Nutacija
Nutacija je povezana z bolj kratkotrajnimi nihanji položaja zemeljske osi. Največja velikost amplitude je 18,6 let.
Nutacija vodi do spremembe sezonskih kontrastov sončnega sevanja, vendar njegova letna količina ostaja nespremenjena. Povečanje insolacije poleti (bolj vroče in bolj suho vreme) se izravna z zmanjšanjem osončenosti pozimi.
Spreminjanje oblike orbite
Razdalja od Zemlje do Sonca je odvisna od raztezanja orbite planeta. Razlika med skrajnimi točkami je 4,7 milijona km. V dobi majhne ekscentričnosti planet prejme več sončnega sevanja, zgornje meje atmosfere se bolj segrejejo in obratno.
Ekscentričnost spremeni skupno letno sončno sevanje, vendar je ta razlika majhna. V zadnjem milijonu let ni presegel 0,2 %. Največji učinek se pojavi, ko največja ekscentričnost sovpada z največjim naklonom lastne osi Zemlje.
Zgodovina zemeljskih podnebnih sprememb
Sodobne geofizikalne raziskovalne metode nam omogočajo, da ugotovimo, kakšno je bilo podnebje na našem planetu pred stotimi tisočletji. Temperatura je posredno ocenjena s številom izotopov težkega vodika in kisika. Stopnja globalnega segrevanja je trenutno okoli 1° na leto.
V zadnjih 400.000 letih so bile zabeležene 4 ledene dobe vZemlja. Močno segrevanje, ki se je začelo pred približno 12 tisoč leti, je privedlo do dviga gladine oceana za 50-100 m. Morda je bil ta pojav v Svetem pismu opisan kot potop.
Segrevanje v moderni dobi spremljajo povprečna letna nihanja temperature 2-3 stopinje. Na konstruiranih odvisnostih so opaženi skoki temperature površine planeta, katerih trajanje ni več kot 1000 let. Obstajajo nihanja v manjšem ciklu - vsakih 100-200 let za 1-2 °. Kot predlagajo znanstveniki, je to posledica nihanj v količini metana in ogljikovega dioksida v ozračju.
Napake teorije
V 60. in 70. letih. V 20. stoletju so znanstveniki pridobili nove eksperimentalne in izračunane podatke, ki so se razlikovali od koncepta Milankovičevih ciklov. Vsebuje naslednja protislovja:
- Zemeljsko ozračje ni bilo vedno tako pregledno, kot je zdaj. To potrjujejo študije ledu na Grenlandiji in Antarktiki. Velika količina prahu, verjetno povezana z aktivno vulkansko dejavnostjo, je odražala sončno toploto. Posledično se je površina planeta ohladila.
- Po Milankovitchevi teoriji so se poledenitve na Grenlandiji in Antarktiki pojavljale v različnih časovnih obdobjih, vendar je to v nasprotju s paleontološkimi podatki.
- Globalno ohlajanje bi se moralo ponavljati v približno enakih časovnih presledkih, v resnici pa jih ni bilo v mezozojskem in terciarnem obdobju, v kvartarju pa so sledile ena za drugo.
Glavna pomanjkljivost te teorije je tatemelji le na astronomskih dejavnikih, in sicer na spremembi gibanja zemlje. V resnici obstaja veliko drugih razlogov: spremembe v geomagnetnem polju, prisotnost številnih povratnih informacij v podnebnem sistemu (resonančni odzivni mehanizem, ki se pojavi kot odziv na orbitalne udarce), tektonska aktivnost (vulkanizem, seizmična aktivnost) in v zadnjem času stoletja, antropogena komponenta, to je vpliv človekove gospodarske dejavnosti na naravo.
