Milankovičev cikel. Globalne podnebne spremembe. Vpliv sončnega sevanja na podnebje

Milankovičevi cikli so ena od teorij, s katerimi so znanstveniki poskušali pojasniti obstoj poledenitev v zgodovini Zemlje. Ta hipoteza se imenuje tudi orbitalna ali astronomska hipoteza. Ime je dobila po jugoslovanskem klimatologu Milutinu Milankoviću. Kljub velikemu številu protislovij v tej teoriji je bila podlaga za sodobno paleoklimatologijo.

Gibanje Zemlje

Kot veste, Zemlja kroži okoli Sonca po eliptični tirnici in se vrti okoli svoje osi. Svoj položaj spreminja tudi zaradi gravitacijskega privlaka Lune. Zemljina os ima določen kot nagiba kot druge osi planeti v sončnem sistemu. Opisuje stožec v prostoru. Ta učinek se imenuje precesija. Jasen primer, ki ponazarja to značilnost planetarnega gibanja, je vrtenje.

Obdobje popolnega obrata kroga je približno 25 800 let. Kot osi se prav tako spreminja med 22,1° in 24,5° vsakih 40 100 let. Ta pojav se imenuje nutacija.

Ekscentričnost ali stopnja krčenja Zemljine orbite ob vrtenju Sonca se spreminja v obdobju 90.800 let. Ko se poveča, se planet oddalji od zvezde in prejme manj sončnega sevanja ter s tem manj toplote. Obstajajo tudi obdobja, ko največji naklon Zemlje sovpada z največjim ekscentričnim nagibom. Posledica tega je globalno ohlajanje podnebja.

Periglio in aphelio

Ker planeti v sončnem sistemu vplivajo drug na drugega, se Zemljina orbitalna os postopoma obrača v isto smer kot njeno kroženje okoli Sonca. Povzroča perihilus, točko na orbiti, ki je najbližje Soncu, in afelij, najbolj oddaljeno točko od Sonca. Ti parametri vplivajo na o intenzivnosti vpliva sončnega sevanja - toplotnega, elektromagnetnega, korpuskularnega sevanja. Te spremembe so v odstotkih majhne, vendar vplivajo na segrevanje površja planeta.

Astronomija, geofizika in klimatologija so vede, s katerimi znanstveniki poskušajo ugotoviti povezavo med aktivnostjo Sonca, sekularnimi spremembami povprečne letne temperature in podnebja na splošno ter drugimi dejavniki. Njihova naloga ni le prepoznavanje naravnih vzorcev, temveč tudi predvidevanje prihodnjih sprememb, ki lahko pomembno vplivajo na življenje ljudi.

Kaj so Milankovičevi cikli??

Podnebje na Zemlji se spreminja zaradi antropogenih in neantropogenih dejavnikov. Druga skupina vključuje tektonske premike litosferskih plošč, spremembe sončnega sevanja, vulkansko aktivnost in Milankovičeve cikle. Opisujejo vpliv sprememb gibanja planeta na podnebje.

Leta 1939. Milankovitch je prvi postavil hipotezo, da obstaja ciklična povezava med ledenimi dobami v zadnjih 500.000 letih in zemeljskim podnebjem v naslednjih 500.000 letih. let. Izračunal je dinamiko sončnega sevanja, ki je sestavljeno iz elektromagnetnega in korpuskularnega sevanja, ter pojasnil vzrok poledenitve v pleistocenu. Po njegovem mnenju je šlo za spremembo parametrov planetove orbite - ekscentričnosti, kota nagiba osi in položaja perihelija. Po načelih njegove teorije se poledenitve zaradi teh dejavnikov ponavljajo v kratkih časovnih presledkih in jih je mogoče napovedati.

Njegova hipoteza je temeljila na predpostavki, da je atmosfera planeta prozorna. Spremembe sončnega sevanja (osončenost) je izračunal za 65° severne zemljepisne širine. Območja, ki ustrezajo štirim poledenitvam, dobljena na diagramu osončenosti, se dobro ujemajo z diagramom alpske poledenitve, ki sta ga sestavila nemška znanstvenika A. Sch. Penck in E. Bruckner.

Glavni dejavniki in ledeniške dobe

V skladu z Milankovičevo teorijo bi morali trije glavni orbitalni dejavniki, našteti zgoraj, običajno delovati v različnih smereh, tako da se njihovi učinki ne seštevajo. Nova ledena doba nastopi, ko se ti dejavniki seštevajo in krepijo drug drugega.

Vsak od njih določa vpliv Sonca na Zemljo, na količino sončnega sevanja, ki ga prejmejo različna območja planeta. Medtem ko se na severni polobli, kjer je največ ledenikov, zmanjšuje, se na površju vsako leto nabere več snega. Večja snežna odeja povečuje odboj sončne svetlobe, kar prispeva k nadaljnjemu ohlajanju planeta.

Ta proces se nenehno povečuje, kar pomeni globalno ohlajanje in začetek nove ledene dobe. Na koncu tega cikla je obratno. Znanstveniki ocenjujejo, da je zadnja ledena doba dosegla vrhunec ohlajanja pred približno 18 000 leti.

Vpliv precesije

Znanstveniki menijo, da je cikel precesije najbolj povezan z ledeniki na severni polobli. Zdaj je v medledeni dobi, ki se bo končala čez približno 9-10 000 let. V prihodnjih tisočletjih se bo gladina morja zaradi taljenja ledenikov morda še naprej dvigovala. To še posebej velja za Grenlandijo, ki je za Antarktiko drugi največji ledeni pokrov.

Južna polobla pa trenutno doživlja obdobje poledenitve, vendar ker je tam precej manj kopnega kot na severni polobli, ta pojav ni tako izrazit.

Če zimski solsticij nastopi v afelju (tj. če je os vrtenja planeta čim bolj oddaljena od Sonca), bo zima daljša in hladnejša, poletje pa bolj vroče in krajše. Na nasprotni polobli pa so dolga hladna poletja in kratke tople zime. Čim večja je ekscentričnost orbite, tem bolj različna so trajanja teh letnih časov.

Nutacija

Nutacija je povezana s krajšimi nihanji položaja Zemljine osi. Najvišja vrednost amplitude je 18,6 leta.

Nutacija povzroči spremembo sezonskih kontrastov sončnega sevanja, vendar njegova letna vsota ostane konstantna. Povečanje osončenosti poleti (bolj vroče in suho vreme) se nadomesti z zmanjšanjem pozimi.

Sprememba oblike orbite

Razdalja od Zemlje do Sonca je odvisna od obsega planetove tirnice. Razlika med skrajnima točkama je 4,7 milijona km. V času nizkega ekscentričnega gibanja planet dobi več sončnega sevanja, zgornji del ozračja se segreje in obratno.

Ekscentričnost spremeni skupno letno sončno sevanje, vendar je ta razlika majhna. V zadnjih milijonih let ni presegla 0,2 %. Največji učinek se pojavi, ko največji ekscentričnost sovpada z največjim nagibom Zemljine osi.

Zgodovina podnebnih sprememb na Zemlji

Trenutni geofizikalni raziskovalne metode nam povedo, kakšno je bilo podnebje na našem planetu pred več sto tisoč leti. Temperaturo ocenimo posredno na podlagi količine težkih izotopov vodika in kisika. stopnja globalnega segrevanja je trenutno približno 1° na leto.

V zadnjih 400.000 letih so se na Zemlji pojavile 4 ledene dobe. Nenadno segrevanje, ki se je začelo pred približno 12.000 leti, ko je bila severna polobla na vrhuncu, se je verjetno še bolj segrelo. Potop, ki se je zgodil pred približno 50-100 m, je povzročil dvig morske gladine za 50-100 m. je mogoče, da je bil ta pojav v Svetem pismu opisan kot potop.

Segrevanje v sodobnem času spremljajo letna temperaturna nihanja za približno 2-3 stopinje. Na izdelanih odvisnostih so označeni skoki temperature površja planeta, ki trajajo največ 1000 let. Pojavljajo se tudi spremembe v manjšem ciklu - vsakih 100-200 let za 1-2°. Znanstveniki menijo, da je to posledica nihanja količine metana in ogljikovega dioksida v ozračju.

Pomanjkljivosti teorije

V šestdesetih in sedemdesetih letih prejšnjega stoletja se je morska gladina dvignila za 50-100 m. V 20. stoletju so znanstveniki pridobili nove eksperimentalne in računske podatke, ki so bili v nasprotju s konceptom Milankovičevih ciklov. Ima naslednja protislovja:

• Zemljino ozračje ni bilo vedno tako prozorno, kot je danes. Študije ledu na Grenlandiji in Antarktiki to potrjujejo. Velika količina prahu, verjetno povezana z aktivno vulkansko dejavnostjo, je v ozračju odbijala sončno toploto. Posledično se je površina planeta ohlajala.
• Po Milankovičevi teoriji so se poledenitve na Grenlandiji in Antarktiki pojavile v različnih obdobjih, vendar je to v nasprotju s paleontološkimi dokazi.
• Globalno ohlajanje bi se moralo pojavljati v približno enakomernih časovnih presledkih, vendar se v mezozoiku in terciarju dejansko ni pojavilo, v kvartarju pa si je sledilo eno za drugim.

Glavna pomanjkljivost te teorije je, da temelji le na astronomskih dejavnikih, in sicer na spremembi gibanja Zemlje. V resnici obstajajo številni drugi vzroki: nihanja geomagnetnega polja, prisotnost številnih povratnih informacij v podnebnem sistemu (resonančni odzivni mehanizem, ki nastane kot odziv na orbitalne vplive), tektonska dejavnost (vulkanizem, seizmična dejavnost) in v zadnjih stoletjih antropogena komponenta, tj. vpliv človekovih gospodarskih dejavnosti na naravo.