Milankovićev ciklus. Globalne klimatske promjene. Utjecaj sunčevog zračenja na klimu

Milankovićevi ciklusi jedna su od teorija kojom su znanstvenici pokušali objasniti postojanje glacijacija u povijesti Zemlje. Ova se hipoteza naziva i orbitalnom ili astronomskom. Ime je dobila po jugoslavenskom klimatskom znanstveniku Milutinu Milankoviću. Unatoč velikom broju kontradikcija dostupnih u ovoj teoriji, ona je činila osnovu moderne paleoklimatologije.

Kretanje Zemlje

Kao što znate, zemlja se okreće oko Sunca u eliptičnoj orbiti i oko svoje osi. Potonji također mijenja svoj položaj zbog utjecaja Mjesečeve privlačnosti. Zemljina os ima određeni kut nagiba poput ostalih planeti Sunčevog sustava. U prostoru opisuje konus. Taj se učinak naziva precesija. Dobar primjer koji vizualizira ovu značajku kretanja planeta je rotacija vrha.

Razdoblje potpune revolucije oko opsega je oko 25.800 godina. Kut nagiba osi Također se mijenja u rasponu od 22,1-24,5 na svakih 40.100 godina. Taj se fenomen naziva nutacija.

Ekscentričnost, odnosno stupanj kompresije Zemljine orbite dok se Sunce okreće, mijenja se tijekom razdoblja od 90.800 godina. Kako se povećava, planet se udaljava od zvijezde i prima manju količinu sunčevog zračenja, a time i topline. Postoje i razdoblja kada se najveći nagib zemlje podudara s maksimalnom ekscentričnošću. Kao rezultat toga, dolazi do globalnog klimatskog hlađenja.

Perigilij i afelij

Budući da planeti Sunčevog sustava međusobno utječu jedni na druge, OS Zemljine orbite dok se kreće oko Sunca postupno se okreće u istom smjeru kao i orbitalno gibanje. Kao rezultat toga, pomiče se perigilij-točka orbite najbliža zvijezdi i afelij-najudaljenija točka. Ti parametri utječu na intenzitet izlaganja sunčevom zračenju-toplinskom, elektromagnetskom, korpuskularnom zračenju. U postocima su te fluktuacije male, ali utječu na zagrijavanje površine planeta.

Astronomija, geofizika i klimatologija znanosti su kojima znanstvenici nastoje uspostaviti odnos između aktivnosti Sunca, sekularnih promjena prosječne godišnje temperature i klime općenito, kao i između ostalih čimbenika. Njihovi zadaci nisu samo utvrđivanje prirodnih obrazaca, već i predviđanje budućih promjena koje mogu značajno utjecati na ljudski život.

Što su milankovićevi ciklusi?

Klima zemlje mijenja se pod utjecajem antropogenih i neantropogenih čimbenika. Druga skupina uključuje tektonska kretanja litosfernih ploča, fluktuacije sunčevog zračenja, vulkanske aktivnosti, kao i milankovičeve cikluse. Oni opisuju utjecaj promjena u kretanju planeta na njegovu klimu.

1939. Milanković je prvi put pretpostavio cikličku ovisnost ledenih doba u posljednjih 500 tisuća. godina. Izračunao je dinamiku promjene sunčevog zračenja, koje se sastoji od elektromagnetskog i korpuskularnog zračenja, i objasnio uzrok glacijacije tijekom pleistocenske epohe. Prema njegovom mišljenju, sastojala se od promjene parametara orbite planeta-ekscentričnosti, kuta nagiba osi i položaja perihela. Prema postulatima njegove teorije, glacijacije uzrokovane tim čimbenicima ponavljaju se u malim intervalima i mogu se predvidjeti.

Njegova je hipoteza konstruirana uzimajući u obzir pretpostavku da je atmosfera planeta prozirna. Varijante sunčevog zračenja (insolacije) izračunao je za 65 NZ. Mjesta dobivena na dijagramu insolacije koja odgovaraju četiri glacijacije dobro su se povezala s alpskom shemom glacijacija koju su izgradili njemački znanstvenici a. Pencom i e. Brueckner.

Glavni čimbenici i ledena doba

Prema milankovićevoj teoriji, gore navedena tri glavna orbitalna čimbenika normalno bi trebala djelovati u različitim smjerovima tako da se njihov učinak ne zbraja. Sljedeće ledeno doba dolazi kada se međusobno zbrajaju i jačaju.

Svaki od njih određuje utjecaj Sunca na Zemlju, na količinu sunčevog zračenja koje primaju različite zone planeta. Ako se smanji na sjevernoj hemisferi, gdje je koncentrirana većina ledenjaka, tada se snijeg svake godine sve više nakuplja na površini. Povećanje površine snježnog pokrivača dovodi do povećane refleksije sunčeve svjetlosti, što zauzvrat pomaže daljnjem hlađenju planeta.

Taj se proces postupno povećava, započinje globalno zahlađenje, započinje još jedno ledeno doba. Na kraju takvog ciklusa uočava se suprotan fenomen. Prema znanstvenim podacima, vrhunac hlađenja tijekom posljednjeg ledenog doba bio je prije otprilike 18 000 godina.

Utjecaj precesije

Znanstvenici vjeruju da je precesijski ciklus najizraženiji u glacijacijama na sjevernoj hemisferi. Sada je u međuglacijalnom razdoblju, koje će završiti za oko 9-10 tisuća godina. U narednim tisućljećima ovdje je moguć nastavak porasta razine mora zbog topljenja ledenjaka. A to se prije svega odnosi na grenlandski ledeni pokrivač – drugi po veličini nakon Antarktika.

Na južnoj hemisferi, naprotiv, trenutno postoji doba "glacijacije", ali budući da je ovdje mnogo manje kopna nego na sjevernoj, ovaj fenomen ne izgleda tako svijetlo.

Nagib osi rotacije planeta u smjeru od Sunca je maksimalan), zima će biti duža i hladnija, a ljeto vruće i kratko. Suprotno tome, na suprotnoj hemisferi postoje duga, hladna ljeta i kratke, tople zime. Razlike u trajanju ovih sezona uočljivije su što je veća ekscentričnost orbite.

Nutacija

Nutacija je povezana s kratkotrajnijim oscilacijama položaja Zemljine osi. Najveća amplituda je 18,6 godina.

Nutacija dovodi do promjene sezonskih kontrasta sunčevog zračenja, ali njegov godišnji iznos ostaje konstantan. Povećanje insolacije ljeti (toplije i sušnije vrijeme) nadoknađuje se smanjenjem zimi.

Promjena orbitalnog oblika

Udaljenost od Zemlje do Sunca ovisi o veličini izduženosti orbite planeta. Razlika između ekstremnih točaka je 4,7 milijuna km. U doba male ekscentričnosti, planet prima više sunčevog zračenja, gornje granice atmosfere se više zagrijavaju i obrnuto.

Ekscentričnost mijenja ukupno godišnje sunčevo zračenje, ali ta je razlika mala. U posljednjih milijun godina nije premašio 0,2%. Najveći učinak nastaje kada se maksimum ekscentričnosti podudara s najvećim nagibom vlastite osi Zemlje.

Povijest klimatskih promjena na Zemlji

Suvremeni geofizički metode istraživanja omogućuju vam da saznate kakva je bila klima na našem planetu prije stotina tisućljeća. Temperatura se neizravno procjenjuje brojem izotopa teškog vodika i kisika. Stopa globalnog zatopljenja trenutno je oko 1 posto godišnje.

U posljednjih 400 000 godina zabilježena su 4 ledena doba na Zemlji. Naglo zagrijavanje koje je započelo oko 12 tisuća. prije nekoliko godina, dovelo je do porasta razine oceana za 50-100 m. Moguće je da je ovaj fenomen u Bibliji opisan kao potop.

Zagrijavanje u moderno doba popraćeno je padovima prosječne godišnje temperature od 2-3 stupnja. Na izgrađenim ovisnostima bilježe se skokovi temperature površine planeta, čije trajanje nije više od 1000 godina. Postoje fluktuacije u manjem ciklusu-svakih 100-200 godina na 1-2 oceana. Kao što znanstvenici sugeriraju, to je zbog fluktuacija količine metana i ugljičnog dioksida u atmosferi.

Nedostaci teorije

U 60-ima i 70-ima. IP stoljeća znanstvenici su dobili nove eksperimentalne i izračunate podatke koji su bili u suprotnosti s konceptom milankovićevih ciklusa. U njemu postoje sljedeće kontradikcije:

• Zemljina atmosfera nije uvijek bila tako prozirna kao sada. To potvrđuju studije leda Grenlanda i Antarktika. Velike količine prašine, vjerojatno povezane s aktivnom vulkanskom aktivnošću, odražavale su sunčevu toplinu. Kao rezultat toga, površina planeta se ohladila.
• Prema milankovićevoj teoriji, glacijacije na Grenlandu i Antarktiku događale su se u različitim vremenskim razdobljima, međutim to je u suprotnosti s paleontološkim dokazima.
• Globalno zahlađenje trebalo bi se ponavljati u približno pravilnim intervalima, ali zapravo nije bilo u mezozojskom i tercijarnom razdoblju, a slijedilo je jedno za drugim u kvartarnom.

Glavni nedostatak ove teorije je taj što se temelji samo na astronomskim čimbenicima, naime na promjeni kretanja Zemlje. U stvarnosti postoje mnogi drugi razlozi: varijacije geomagnetskog polja, prisutnost brojnih povratnih informacija u klimatskom sustavu( mehanizam rezonantnog odgovora koji nastaje kao odgovor na orbitalne utjecaje), tektonska aktivnost (vulkanizam, seizmička aktivnost), a posljednjih stoljeća-i antropogena komponenta, odnosno utjecaj ljudske gospodarske aktivnosti na prirodu.