Οι κύκλοι του Μιλάνκοβιτς είναι μια από τις θεωρίες με τις οποίες οι επιστήμονες προσπάθησαν να εξηγήσουν την ύπαρξη παγετώνων στην ιστορία της Γης. Αυτή η υπόθεση ονομάζεται επίσης τροχιακή ή αστρονομική. Πήρε το όνομά του από τον Γιουγκοσλάβο επιστήμονα για το κλίμα Milutin Milanković. Παρά τον μεγάλο αριθμό αντιφάσεων σε αυτή τη θεωρία, αποτέλεσε τη βάση της σύγχρονης παλαιοκλιματολογίας.
Κίνηση της Γης
Όπως γνωρίζετε, η Γη περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο σε μια ελλειπτική τροχιά και γύρω από τον δικό της άξονα. Το τελευταίο αλλάζει επίσης θέση λόγω της επίδρασης της βαρύτητας του φεγγαριού. Ο άξονας της γης έχει μια ορισμένη γωνία κλίσης, όπως και άλλοι πλανήτες του ηλιακού συστήματος. Περιγράφει έναν κώνο στο διάστημα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται μετάπτωση. Ένα καλό παράδειγμα που απεικονίζει αυτό το χαρακτηριστικό της κίνησης του πλανήτη είναι η περιστροφή μιας περιστρεφόμενης κορυφής.
Η περίοδος μιας πλήρους περιστροφής γύρω από την περιφέρεια είναι περίπου 25.800 χρόνια. Η γωνία κλίσης του άξονα αλλάζει επίσης στην περιοχή 22,1-24,5° κάθε 40.100 χρόνια. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται nutation.
Εκκεντρικότητα, ήο βαθμός συμπίεσης της τροχιάς της Γης κατά την περιστροφή του Ήλιου αλλάζει σε μια περίοδο 90.800 ετών. Όταν αυξάνεται, ο πλανήτης απομακρύνεται από το αστέρι και δέχεται λιγότερη ηλιακή ακτινοβολία και, κατά συνέπεια, θερμότητα. Υπάρχουν επίσης περίοδοι που η μεγαλύτερη κλίση της Γης συμπίπτει με τη μέγιστη εκκεντρότητα. Το αποτέλεσμα είναι η παγκόσμια ψύξη.
Περιχίλιον και Αφήλιο
Δεδομένου ότι οι πλανήτες του ηλιακού συστήματος έχουν αμοιβαία επιρροή μεταξύ τους, ο άξονας της τροχιάς της Γης όταν κινείται γύρω από τον Ήλιο στρέφεται σταδιακά προς την ίδια κατεύθυνση με την τροχιακή κίνηση. Ως αποτέλεσμα, το περιήλιο μετατοπίζεται - το σημείο της τροχιάς που βρίσκεται πλησιέστερα στο αστέρι και το άφηλιο - το πιο απομακρυσμένο σημείο. Αυτές οι παράμετροι επηρεάζουν την ένταση της επίδρασης της ηλιακής ακτινοβολίας - θερμική, ηλεκτρομαγνητική, σωματική ακτινοβολία. Σε ποσοστιαίες τιμές, αυτές οι διακυμάνσεις είναι μικρές, αλλά επηρεάζουν τη θέρμανση της επιφάνειας του πλανήτη.
Η αστρονομία, η γεωφυσική και η κλιματολογία είναι οι επιστήμες με τη βοήθεια των οποίων οι επιστήμονες επιδιώκουν να καθορίσουν τη σχέση μεταξύ της ηλιακής δραστηριότητας, των κοσμικών αλλαγών στη μέση ετήσια θερμοκρασία και του κλίματος γενικότερα, καθώς και μεταξύ άλλων παραγόντων. Το καθήκον τους δεν είναι μόνο να προσδιορίζουν φυσικά μοτίβα, αλλά και να προβλέψουν μελλοντικές αλλαγές που μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την ανθρώπινη ζωή.
Τι είναι οι κύκλοι Milankovitch;
Το κλίμα της Γης αλλάζει υπό την επίδραση ανθρωπογενών και μη ανθρωπογενών παραγόντων. Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει τεκτονικές κινήσεις λιθοσφαιρικών πλακών,διακυμάνσεις στην ηλιακή ακτινοβολία, την ηφαιστειακή δραστηριότητα και τους κύκλους Milankovitch. Περιγράφουν τον αντίκτυπο των αλλαγών στις κινήσεις του πλανήτη στο κλίμα του.
Το 1939, ο Milankovitch διατύπωσε για πρώτη φορά μια υπόθεση σχετικά με την κυκλική εξάρτηση των εποχών των παγετώνων τα τελευταία 500 χιλιάδες χρόνια. Υπολόγισε τη δυναμική των αλλαγών στην ηλιακή ακτινοβολία, η οποία αποτελείται από ηλεκτρομαγνητική και σωματική ακτινοβολία, και εξήγησε την αιτία των παγετώνων στην εποχή του Πλειστόκαινου. Κατά τη γνώμη του, συνίστατο στην αλλαγή των παραμέτρων της τροχιάς του πλανήτη - την εκκεντρότητα, τη γωνία κλίσης του άξονα και τη θέση του περιηλίου. Σύμφωνα με τα αξιώματα της θεωρίας του, οι παγετώνες που προκαλούνται από αυτούς τους παράγοντες επαναλαμβάνονται σε μικρά διαστήματα και μπορούν να προβλεφθούν.
Η υπόθεσή του βασίστηκε στην υπόθεση ότι η ατμόσφαιρα του πλανήτη ήταν διαφανής. Οι παραλλαγές της ηλιακής ακτινοβολίας (ηλιοφάνεια) υπολογίστηκαν από αυτόν για 65 ° βόρειο γεωγραφικό πλάτος. Οι τομές που ελήφθησαν στο διάγραμμα ηλιοφάνειας, που αντιστοιχούν σε τέσσερις παγετώνες, συσχετίστηκαν καλά με το σύστημα παγετώνων των Άλπεων, που κατασκευάστηκε από τους Γερμανούς επιστήμονες A. Penk και E. Brückner.
Κύριοι παράγοντες και εποχές των παγετώνων
Σύμφωνα με τη θεωρία του Milankovitch, οι τρεις κύριοι τροχιακοί παράγοντες που αναφέρονται παραπάνω θα πρέπει κανονικά να δρουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις, έτσι ώστε η επίδρασή τους να μην αθροίζεται. Η επόμενη εποχή των παγετώνων έρχεται όταν αθροίζονται και ενισχύονται ο ένας τον άλλον.
Καθένα από αυτά καθορίζει την επίδραση του Ήλιου στη Γη, στην ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που λαμβάνεται από διαφορετικούςζώνες του πλανήτη. Εάν μειώνεται στο βόρειο ημισφαίριο, όπου συγκεντρώνεται το μεγαλύτερο μέρος των παγετώνων, τότε όλο και περισσότερο χιόνι συσσωρεύεται στην επιφάνεια κάθε χρόνο. Η αύξηση της χιονοκάλυψης αυξάνει την αντανάκλαση του ηλιακού φωτός, η οποία με τη σειρά της συμβάλλει στην περαιτέρω ψύξη του πλανήτη.
Αυτή η διαδικασία αυξάνεται σταδιακά, αρχίζει η παγκόσμια ψύξη, ξεκινά μια άλλη εποχή παγετώνων. Στο τέλος ενός τέτοιου κύκλου παρατηρείται το αντίθετο φαινόμενο. Σύμφωνα με επιστημονικά δεδομένα, η αιχμή της ψύξης κατά την τελευταία εποχή των παγετώνων ήταν περίπου 18.000 χρόνια πριν.
Επίδραση της μετάπτωσης
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο κύκλος μετάπτωσης είναι πιο έντονος στους παγετώνες στο βόρειο ημισφαίριο. Τώρα βρίσκεται στην μεσοπαγετώδη περίοδο, η οποία θα τελειώσει σε περίπου 9-10 χιλιάδες χρόνια. Τις επόμενες χιλιετίες, η στάθμη της θάλασσας μπορεί να συνεχίσει να ανεβαίνει λόγω της τήξης των παγετώνων. Και πρώτα απ 'όλα, αυτό αφορά το στρώμα πάγου της Γροιλανδίας - το δεύτερο μεγαλύτερο μετά την Ανταρκτική.
Στο νότιο ημισφαίριο, αντίθετα, παρατηρείται αυτή τη στιγμή η εποχή των «παγετώνων», αλλά επειδή υπάρχει πολύ λιγότερη γη εδώ από ό,τι στο βόρειο, αυτό το φαινόμενο δεν φαίνεται τόσο φωτεινό.
Αν η ημέρα του χειμερινού ηλιοστασίου πέσει στο αφήλιο (δηλαδή, η κλίση του άξονα περιστροφής του πλανήτη προς την κατεύθυνση από τον Ήλιο είναι μέγιστη), ο χειμώνας θα είναι μεγαλύτερος και πιο κρύος και το καλοκαίρι - ζεστό και σύντομο. Στο αντίθετο ημισφαίριο, αντίθετα, υπάρχει ένα μακρύ δροσερό καλοκαίρι και ένας σύντομος ζεστός χειμώνας. Οι διαφορές στη διάρκεια αυτών των εποχών είναι όσο πιο αισθητές, τόσο περισσότερεςτροχιακή εκκεντρότητα.
Nutation
Η διακοπή συνδέεται με περισσότερες βραχυπρόθεσμες διακυμάνσεις στη θέση του άξονα της γης. Το μεγαλύτερο μέγεθος του πλάτους είναι 18,6 έτη.
Η Nutation οδηγεί σε αλλαγή στις εποχιακές αντιθέσεις της ηλιακής ακτινοβολίας, αλλά η ετήσια ποσότητα της παραμένει σταθερή. Η αύξηση της ηλιοφάνειας το καλοκαίρι (θερμότερος και ξηρότερος καιρός) αντισταθμίζεται από τη μείωση του το χειμώνα.
Αλλαγή του σχήματος τροχιακού
Η απόσταση από τη Γη στον Ήλιο εξαρτάται από την επιμήκυνση της τροχιάς του πλανήτη. Η διαφορά μεταξύ των ακραίων σημείων είναι 4,7 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Στην εποχή της μικρής εκκεντρικότητας, ο πλανήτης δέχεται περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία, τα ανώτερα όρια της ατμόσφαιρας θερμαίνονται περισσότερο και το αντίστροφο.
Η εκκεντρότητα αλλάζει τη συνολική ετήσια ηλιακή ακτινοβολία, αλλά αυτή η διαφορά είναι μικρή. Τα τελευταία εκατομμύρια χρόνια δεν έχει ξεπεράσει το 0,2%. Το μεγαλύτερο αποτέλεσμα συμβαίνει όταν η μέγιστη εκκεντρότητα συμπίπτει με τη μεγαλύτερη κλίση του άξονα της Γης.
Ιστορία της κλιματικής αλλαγής της Γης
Οι σύγχρονες μέθοδοι γεωφυσικής έρευνας μας επιτρέπουν να μάθουμε πώς ήταν το κλίμα στον πλανήτη μας πριν από εκατοντάδες χιλιετίες. Η θερμοκρασία υπολογίζεται έμμεσα από τον αριθμό των ισοτόπων του βαρέος υδρογόνου και του οξυγόνου. Ο ρυθμός υπερθέρμανσης του πλανήτη είναι επί του παρόντος περίπου 1° ετησίως.
Τα τελευταία 400.000 χρόνια, 4 εποχές παγετώνων έχουν καταγραφεί σεΓη. Μια απότομη θέρμανση, που ξεκίνησε πριν από περίπου 12 χιλιάδες χρόνια, οδήγησε σε άνοδο της στάθμης των ωκεανών κατά 50-100 μ. Ίσως αυτό το φαινόμενο να περιγράφηκε στη Βίβλο ως Κατακλυσμός.
Η θέρμανση στη σύγχρονη εποχή συνοδεύεται από μέσες ετήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας 2-3 βαθμών. Στις κατασκευασμένες εξαρτήσεις, σημειώνονται άλματα στη θερμοκρασία της επιφάνειας του πλανήτη, η διάρκεια των οποίων δεν υπερβαίνει τα 1000 χρόνια. Υπάρχουν διακυμάνσεις σε μικρότερο κύκλο - κάθε 100-200 χρόνια κατά 1-2 °. Όπως προτείνουν οι επιστήμονες, αυτό οφείλεται σε διακυμάνσεις στην ποσότητα μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.
Ελαττώματα της θεωρίας
Στις δεκαετίες του '60 και του '70. Τον 20ο αιώνα, οι επιστήμονες έλαβαν νέα πειραματικά και υπολογισμένα δεδομένα που απέκλιναν από την έννοια των κύκλων Milankovitch. Περιέχει τις ακόλουθες αντιφάσεις:
- Η ατμόσφαιρα της Γης δεν ήταν πάντα τόσο διαφανής όσο τώρα. Αυτό επιβεβαιώνεται από μελέτες πάγου στη Γροιλανδία και την Ανταρκτική. Μια μεγάλη ποσότητα σκόνης, που πιθανώς σχετίζεται με την ενεργό ηφαιστειακή δραστηριότητα, αντανακλούσε την ηλιακή θερμότητα. Ως αποτέλεσμα, η επιφάνεια του πλανήτη ψύχθηκε.
- Σύμφωνα με τη θεωρία του Milankovitch, οι παγετώνες στη Γροιλανδία και την Ανταρκτική εμφανίστηκαν σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, αλλά αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα παλαιοντολογικά δεδομένα.
- Οι παγκόσμιες ψύξεις θα πρέπει να επαναλαμβάνονται σε περίπου ίσα διαστήματα, αλλά στην πραγματικότητα δεν ήταν στη Μεσοζωική και Τριτογενή περίοδο, και στο Τεταρτογενές ακολουθούσαν η μία μετά την άλλη.
Το κύριο μειονέκτημα αυτής της θεωρίας είναι ότιβασίζεται μόνο σε αστρονομικούς παράγοντες, δηλαδή την αλλαγή στην κίνηση της γης. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλοί άλλοι λόγοι: παραλλαγές στο γεωμαγνητικό πεδίο, η παρουσία πολυάριθμων ανατροφοδοτήσεων στο κλιματικό σύστημα (ο μηχανισμός απόκρισης συντονισμού που εμφανίζεται ως απόκριση στις τροχιακές κρούσεις), τεκτονική δραστηριότητα (ηφαιστειότητα, σεισμική δραστηριότητα) και πρόσφατα αιώνες, η ανθρωπογενής συνιστώσα, δηλαδή η επίδραση της ανθρώπινης οικονομικής δραστηριότητας στη φύση.
