Cykle Milankovitcha opisują, w jaki sposób stosunkowo niewielkie zmiany w ruchu Ziemi wpływają na klimat planety. Cykle zostały nazwane na cześć Milutina Milankovitcha, serbskiego astrofizyka, który zaczął badać przyczynę starożytnych epok lodowcowych Ziemi na początku XX wieku, według Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej (AMNH).
Ziemia doświadczyła swoich najnowszych epok lodowcowych w epoce plejstocenu, która trwała od 2,6 miliona lat temu do 11 700 lat temu. Przez tysiące lat na raz nawet bardziej umiarkowane regiony świata były pokryte lodowcami i lodami, zgodnie z University of California Museum of Paleontology.
Aby ustalić, w jaki sposób Ziemia może doświadczać tak ogromnych zmian klimatu w czasie, Milankovitch uwzględnił dane dotyczące zmian położenia Ziemi z osią czasu epok lodowcowych podczas plejstocenu. Badał zmienności Ziemi w ciągu ostatnich 600 000 lat i obliczył różne ilości promieniowania słonecznego z powodu zmieniających się parametrów orbitalnych Ziemi. W ten sposób, według AMNH, był w stanie powiązać mniejsze ilości promieniowania słonecznego na wysokich szerokościach północnych z poprzednimi epokami lodowcowymi w Europie.
Obliczenia i wykresy Milankovitcha, które zostały opublikowane w latach dwudziestych XX wieku i są nadal używane do zrozumienia klimatu w przeszłości i przyszłości, doprowadziły go do wniosku, że istnieją trzy różne cykle pozycyjne, z których każdy ma własną długość cyklu, które wpływają na klimat na Ziemi: mimośrodowość orbity Ziemi, osiowe przechylenie planety i wahanie jej osi.
Ekscentryczność
Ziemia okrąża Słońce w owalnym kształcie zwanym elipsą, ze słońcem w jednym z dwóch punktów centralnych (ognisk). Eliptyczność jest miarą kształtu owalu i jest zdefiniowana przez stosunek osi półcentralnej (długość krótkiej osi elipsy) do osi półprostej (długości długiej osi elipsy), zgodnie z Swinburne Uniwersytet. Idealne koło, w którym dwa ogniska spotykają się w środku, ma eliptyczność równą 0 (niska mimośrodowość), a elipsa ściskana do prawie prostej ma mimośrodowość równą prawie 1 (wysoka mimośrodowość).
Według obserwatorium Ziemi NASA orbita Ziemi nieznacznie zmienia swoją ekscentryczność w ciągu 100 000 lat z prawie 0 do 0,07 iz powrotem. Kiedy orbita Ziemi ma większą ekscentryczność, powierzchnia planety otrzymuje o 20 do 30 procent więcej promieniowania słonecznego, gdy znajduje się w peryhelium (najkrótsza odległość między Ziemią a Słońcem na każdej orbicie) niż wtedy, gdy znajduje się w aphelium (największa odległość między Ziemią a słońce na każdej orbicie). Kiedy orbita ziemska ma niską mimośrodowość, różnica w ilości promieniowania słonecznego odbieranego między peryhelem a aphelem jest znikoma.
Dzisiaj mimośrodowość orbity Ziemi wynosi 0,017. W peryhelium, które pojawia się 3 stycznia lub około 3 stycznia, powierzchnia Ziemi otrzymuje około 6 procent więcej promieniowania słonecznego niż w aphelium, które występuje 4 lipca lub około.
Pochylenie osiowe
Pochylenie osi Ziemi względem płaszczyzny jej orbity jest powodem, dla którego doświadczamy pór roku. Według Indiana University Bloomington niewielkie zmiany nachylenia zmieniają ilość promieniowania słonecznego padającego na określone miejsca na Ziemi. W ciągu około 41 000 lat nachylenie osi Ziemi, znanej również jako skośność, waha się między 21,5 a 24,5 stopnia.
Kiedy oś jest w minimalnym nachyleniu, ilość promieniowania słonecznego nie zmienia się znacznie między latem a zimą na znacznej części powierzchni Ziemi, a zatem sezony są mniej dotkliwe. Oznacza to, że lato na biegunach jest chłodniejsze, co pozwala przetrwać śnieg i lód przez lato i do zimy, ostatecznie tworząc ogromne pokrywy lodowe.
Dzisiaj Ziemia jest pochylona o 23,5 stopnia i powoli maleje, zgodnie z EarthSky.
Precesja
Ziemia kołysze się nieznacznie, gdy obraca się wokół własnej osi, podobnie jak wtedy, gdy wirujący szczyt zaczyna zwalniać. To wahanie, znane jako precesja, jest spowodowane przede wszystkim grawitacją słońca i księżyca, które ciągną za wybrzuszenia równikowe Ziemi. Chwiejność nie zmienia nachylenia osi Ziemi, ale zmienia się orientacja. Według Uniwersytetu Stanowego w Waszyngtonie przez około 26 000 lat Ziemia kołysze się w pełnym kole.
Teraz i przez ostatnie kilka tysięcy lat oś Ziemi była skierowana mniej więcej na północ w kierunku Polaris, znanej również jako Gwiazda Północna. Ale stopniowe wahania Ziemi na precesji oznaczają, że Polaris nie zawsze jest Gwiazdą Północną. Około 5000 lat temu Ziemia była skierowana bardziej na inną gwiazdę, zwaną Thubin. Za około 12 000 lat oś będzie jeszcze trochę krążyć wokół swojego okręgu precesyjnego i będzie wskazywać na Vegę, która stanie się następną Gwiazdą Północną.
Gdy Ziemia kończy cykl precesji, orientacja planety zmienia się w odniesieniu do peryhelium i aphelium. Jeśli półkula jest skierowana w stronę słońca podczas peryhelium (najkrótsza odległość między Ziemią a słońcem), zostanie skierowana w kierunku aphelium (największa odległość między Ziemią a słońcem), a odwrotność jest prawdziwa dla drugiej półkuli. Półkula skierowana w stronę słońca podczas peryhelium i poza nią podczas aphelium doświadcza bardziej ekstremalnych sezonowych kontrastów niż druga półkula.
Obecnie lato na półkuli południowej występuje w pobliżu peryhelium, a zima w pobliżu aphelium, co oznacza, że na półkuli południowej występują bardziej ekstremalne pory roku niż na półkuli północnej.
Dodatkowy zasoby:
