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

Sadržaj:

Milankovičev ciklus. Globalne klimatske promjene. Utjecaj sunčevog zračenja na klimu
Milankovičev ciklus. Globalne klimatske promjene. Utjecaj sunčevog zračenja na klimu
Anonim

Milankovičevi ciklusi su jedna od teorija kojom su naučnici pokušali da objasne postojanje glacijacija u istoriji Zemlje. Ova hipoteza se naziva i orbitalna ili astronomska. Ime je dobio po jugoslovenskom klimatologu Milutinu Milankoviću. Uprkos velikom broju kontradikcija u ovoj teoriji, ona je činila osnovu moderne paleoklimatologije.

Earth Movement

Kao što znate, Zemlja se okreće oko Sunca po eliptičnoj orbiti i oko svoje ose. Potonji također mijenja svoj položaj zbog utjecaja gravitacije Mjeseca. Zemljina osa ima određeni ugao nagiba, kao i druge planete u Sunčevom sistemu. Opisuje konus u prostoru. Ovaj efekat se naziva precesija. Dobar primjer koji vizualizira ovu karakteristiku kretanja planete je rotacija okretnog vrha.

Milankovićevi ciklusi - precesija
Milankovićevi ciklusi - precesija

Period potpune revolucije oko obima je oko 25.800 godina. Ugao nagiba ose se takođe menja u rasponu od 22,1-24,5° svakih 40.100 godina. Ovaj fenomen se naziva nutacija.

Ekscentričnost, ilistepen kompresije Zemljine orbite tokom rotacije Sunca menja se tokom perioda od 90.800 godina. Kada se povećava, planeta se udaljava od zvijezde i prima manje sunčevog zračenja, a samim tim i topline. Postoje i periodi kada se najveći nagib Zemlje poklapa sa maksimalnim ekscentricitetom. Rezultat je globalno hlađenje.

Perihilion i Afelion

Pošto planete Sunčevog sistema međusobno utiču jedna na drugu, osa Zemljine orbite pri kretanju oko Sunca postepeno se okreće u istom pravcu kao i orbitalno kretanje. Kao rezultat toga, perihel je pomjeren - tačka orbite koja je najbliža zvijezdi i afel - najudaljenija tačka. Ovi parametri utiču na intenzitet uticaja sunčevog zračenja – toplotnog, elektromagnetnog, korpuskularnog zračenja. U procentima, ove fluktuacije su male, ali utiču na zagrijavanje površine planete.

Astronomija, geofizika i klimatologija su nauke uz pomoć kojih naučnici nastoje da uspostave vezu između sunčeve aktivnosti, sekularnih promena prosečne godišnje temperature i klime uopšte, kao i između drugih faktora. Njihov zadatak nije samo da odrede prirodne obrasce, već i da predvide buduće promene koje mogu značajno uticati na ljudski život.

Šta su Milankovičevi ciklusi?

Milankovićevi ciklusi - dijagram
Milankovićevi ciklusi - dijagram

Klima na Zemlji se mijenja pod uticajem antropogenih i neantropogenih faktora. U drugu grupu spadaju tektonska kretanja litosferskih ploča,fluktuacije sunčevog zračenja, vulkanske aktivnosti i Milankovićevih ciklusa. Oni opisuju uticaj promena u kretanju planete na klimu.

Godine 1939. Milanković je prvi izneo hipotezu o cikličnoj zavisnosti ledenih doba u poslednjih 500 hiljada godina. Izračunao je dinamiku promjena sunčevog zračenja, koje se sastoji od elektromagnetnog i korpuskularnog zračenja, te objasnio uzrok glacijacije u eri pleistocena. Po njegovom mišljenju, to se sastojalo u promjeni parametara orbite planete - ekscentriciteta, ugla nagiba ose i položaja perihela. Prema postulatima njegove teorije, glacijacije uzrokovane ovim faktorima se ponavljaju u kratkim intervalima i mogu se predvidjeti.

Njegova hipoteza je izgrađena na pretpostavci da je atmosfera planete providna. On je izračunao varijante sunčevog zračenja (insolacije) za 65 ° sjeverne geografske širine. Sekcije dobijene na dijagramu insolacije, koje odgovaraju četiri glacijacije, dobro su korelirale sa alpskom šemom glacijacije koju su izgradili njemački naučnici A. Penk i E. Brückner.

Glavni faktori i ledena doba

Milankovićevi ciklusi - glavni faktori
Milankovićevi ciklusi - glavni faktori

Prema Milankovićevoj teoriji, tri glavna orbitalna faktora navedena iznad bi normalno trebala djelovati u različitim smjerovima kako se njihov učinak ne bi zbrajao. Sljedeće ledeno doba dolazi kada se zbroje i pojačavaju jedni druge.

Svaki od njih određuje uticaj Sunca na Zemlju, na količinu sunčevog zračenja koju primaju različitizonama planete. Ako se smanji na sjevernoj hemisferi, gdje je koncentrisana većina glečera, tada se svake godine na površini nakuplja sve više snijega. Povećanje snježnog pokrivača povećava refleksiju sunčeve svjetlosti, što zauzvrat doprinosi daljem hlađenju planete.

Ovaj proces se postepeno povećava, počinje globalno zahlađenje, počinje još jedno ledeno doba. Na kraju takvog ciklusa uočava se suprotan fenomen. Prema naučnim podacima, vrhunac hlađenja tokom posljednjeg ledenog doba bio je prije otprilike 18.000 godina.

Utjecaj precesije

Naučnici vjeruju da je precesijski ciklus najizraženiji u glacijacijama na sjevernoj hemisferi. Sada je u međuledenom periodu, koji će se završiti za oko 9-10 hiljada godina. U narednim milenijumima nivo mora bi mogao nastaviti da raste zbog topljenja glečera. I prije svega, ovo se tiče ledenog pokrivača Grenlanda - drugog po veličini nakon antarktičkog.

Na južnoj hemisferi, naprotiv, trenutno se posmatra epoha "glacijacije", ali pošto ovde ima mnogo manje zemlje nego na severnoj, ova pojava ne izgleda tako sjajno.

Ako dan zimskog solsticija padne na afel (odnosno, nagib ose rotacije planete u pravcu od Sunca je maksimalan), zima će biti duža i hladnija, a ljeto - vruće i kratko. Na suprotnoj hemisferi je, naprotiv, dugo hladno ljeto i kratka topla zima. Razlike u trajanju ovih godišnjih doba su uočljivije, to višeorbitalni ekscentricitet.

Nutation

Milankovićevi ciklusi - nutacija Zemlje
Milankovićevi ciklusi - nutacija Zemlje

Nutacija je povezana sa više kratkoročnih fluktuacija u položaju Zemljine ose. Najveća veličina amplitude je 18,6 godina.

Nutacija dovodi do promjene sezonskih kontrasta sunčevog zračenja, ali njegova godišnja količina ostaje konstantna. Povećanje insolacije ljeti (toplije i sušnije vrijeme) kompenzira se smanjenjem insolacije zimi.

Promjena orbitalnog oblika

Milankovićevi ciklusi - perihel i afel
Milankovićevi ciklusi - perihel i afel

Udaljenost od Zemlje do Sunca zavisi od elongacije orbite planete. Razlika između ekstremnih tačaka je 4,7 miliona km. U eri male ekscentričnosti, planeta prima više sunčevog zračenja, gornje granice atmosfere se zagrijavaju više, i obrnuto.

Ekscentricitet mijenja ukupno godišnje sunčevo zračenje, ali ova razlika je mala. Tokom poslednjih milion godina nije premašio 0,2%. Najveći efekat se javlja kada se maksimalni ekscentricitet poklopi sa najvećim nagibom Zemljine sopstvene ose.

Historija klimatskih promjena na Zemlji

Milankovićevi ciklusi - istorija klimatskih promena na Zemlji
Milankovićevi ciklusi - istorija klimatskih promena na Zemlji

Savremene geofizičke metode istraživanja omogućavaju nam da saznamo kakva je bila klima na našoj planeti prije stotina milenijuma. Temperatura se indirektno procjenjuje brojem izotopa teškog vodonika i kisika. Stopa globalnog zagrijavanja trenutno je oko 1° godišnje.

U proteklih 400.000 godina zabilježena su 4 ledena doba uZemlja. Oštro zatopljenje, koje je počelo prije oko 12 hiljada godina, dovelo je do porasta nivoa okeana za 50-100 m. Možda je ovaj fenomen opisan u Bibliji kao Potop.

Zatopljavanje u modernoj eri praćeno je prosječnim godišnjim kolebanjima temperature od 2-3 stepena. Na konstruisanim zavisnostima primećuju se skokovi temperature površine planete, čije trajanje nije duže od 1000 godina. Postoje fluktuacije u manjem ciklusu - svakih 100-200 godina za 1-2 °. Kao što naučnici sugerišu, to je zbog fluktuacija u količini metana i ugljičnog dioksida u atmosferi.

Mane teorije

Milankovićevi ciklusi - nedostaci
Milankovićevi ciklusi - nedostaci

U 60-im i 70-im. U 20. veku naučnici su došli do novih eksperimentalnih i proračunskih podataka koji su se razlikovali od koncepta Milankovičevih ciklusa. Sadrži sljedeće kontradiktornosti:

  • Zemljina atmosfera nije uvijek bila tako transparentna kao sada. To potvrđuju studije leda na Grenlandu i Antarktiku. Velika količina prašine, za koju se pretpostavlja da je povezana s aktivnom vulkanskom aktivnošću, reflektirala je sunčevu toplinu. Kao rezultat toga, površina planete se ohladila.
  • Prema Milankovićevoj teoriji, glacijacije na Grenlandu i Antarktiku dešavale su se u različitim vremenskim periodima, ali je to u suprotnosti sa paleontološkim podacima.
  • Globalna zahlađenja bi se trebala ponavljati u približno jednakim intervalima, ali u stvari nisu bila u mezozoičkom i tercijarnom periodu, a u kvartaru su se nizala jedno za drugim.

Glavni nedostatak ove teorije je tozasniva se samo na astronomskim faktorima, odnosno na promeni kretanja Zemlje. U stvarnosti, postoji mnogo drugih razloga: varijacije u geomagnetskom polju, prisustvo brojnih povratnih veza u klimatskom sistemu (mehanizam rezonantnog odgovora koji se javlja kao odgovor na orbitalne udare), tektonska aktivnost (vulkanizam, seizmička aktivnost), a u novije vreme stoljeća, antropogena komponenta, odnosno uticaj ljudske ekonomske aktivnosti na prirodu.

Preporučuje se: