Цикълите на Миланкович са една от теориите, с които учените се опитват да обяснят съществуването на заледяване в историята на Земята. Тази хипотеза се нарича още орбитална или астрономическа. Той получи името си от югославския климатолог Милутин Миланкович. Въпреки големия брой противоречия в тази теория, тя формира основата на съвременната палеоклиматология.
Движение на Земята
Както знаете, Земята се върти около Слънцето по елиптична орбита и около собствената си ос. Последният също променя позицията си поради влиянието на лунната гравитация. Земната ос има определен ъгъл на наклон, подобно на други планети в Слънчевата система. Той описва конус в пространството. Този ефект се нарича прецесия. Добър пример, визуализиращ тази характеристика на движението на планетата, е въртенето на въртящ се връх.
Периодът на пълна революция около обиколката е около 25 800 години. Ъгълът на наклона на оста също се променя в диапазона от 22,1-24,5° на всеки 40 100 години. Това явление се нарича нутация.
Ексцентричност, илистепента на компресия на земната орбита по време на въртенето на Слънцето се променя за период от 90 800 години. Когато се увеличава, планетата се отдалечава от звездата и получава по-малко слънчева радиация и съответно топлина. Има и периоди, когато най-големият наклон на Земята съвпада с максималния ексцентриситет. Резултатът е глобално охлаждане.
Перихилион и Афелион
Тъй като планетите от Слънчевата система имат взаимно влияние една върху друга, оста на орбитата на Земята при движение около Слънцето постепенно се върти в същата посока като орбиталното движение. В резултат на това се измества перихелият - точката на орбитата, най-близка до звездата и афелият - най-отдалечената точка. Тези параметри влияят върху интензивността на въздействието на слънчевата радиация – топлинна, електромагнитна, корпускулярна радиация. В процентно изражение тези колебания са малки, но влияят върху нагряването на повърхността на планетата.
Астрономията, геофизиката и климатологията са науките, с помощта на които учените се стремят да установят връзката между слънчевата активност, светските промени в средната годишна температура и климата като цяло, както и между други фактори. Тяхната задача е не само да определят естествените модели, но и да предскажат бъдещи промени, които могат значително да повлияят на човешкия живот.
Какви са циклите на Миланкович?
Климатът на Земята се променя под влияние на антропогенни и неантропогенни фактори. Втората група включва тектонски движения на литосферните плочи,флуктуациите в слънчевата радиация, вулканичната активност и циклите на Миланкович. Те описват влиянието на промените в движенията на планетата върху нейния климат.
През 1939 г. Миланкович за първи път излага хипотеза за цикличната зависимост на ледниковите епохи през последните 500 хиляди години. Той изчислява динамиката на промените в слънчевата радиация, която се състои от електромагнитна и корпускулярна радиация, и обяснява причината за заледяването в ерата на плейстоцена. Според него тя се състои в промяна на параметрите на орбитата на планетата - ексцентриситета, ъгъла на наклон на оста и положението на перихелия. Според постулатите на неговата теория заледяванията, причинени от тези фактори, се повтарят на кратки интервали и могат да бъдат предвидени.
Неговата хипотеза е изградена върху предположението, че атмосферата на планетата е прозрачна. Вариантите на слънчевата радиация (инсолация) са изчислени от него за 65 ° северна ширина. Получените участъци на диаграмата на инсолация, съответстващи на четири заледявания, корелират добре с алпийската схема на заледяване, изградена от немските учени А. Пенк и Е. Брюкнер.
Основни фактори и ледникови епохи
Според теорията на Миланкович, трите основни орбитални фактора, изброени по-горе, обикновено трябва да действат в различни посоки, така че ефектът им да не се сумира. Следващата ледникова епоха идва, когато се събират и подсилват един друг.
Всеки от тях определя влиянието на Слънцето върху Земята, върху количеството слънчева радиация, получена от различнизони на планетата. Ако намалява в северното полукълбо, където е концентрирана по-голямата част от ледниците, всяка година на повърхността се натрупва все повече и повече сняг. Увеличаването на снежната покривка увеличава отражението на слънчевата светлина, което от своя страна допринася за по-нататъшното охлаждане на планетата.
Този процес постепенно се увеличава, започва глобалното охлаждане, започва нова ледникова епоха. В края на такъв цикъл се наблюдава обратното явление. Според научни данни, пикът на охлаждане през последния ледников период е бил преди приблизително 18 000 години.
Влияние на прецесията
Учените смятат, че прецесионният цикъл е най-силно изразен при ледниците в Северното полукълбо. Сега е в междуледниковия период, който ще приключи след около 9-10 хиляди години. През следващите хилядолетия морското равнище може да продължи да се покачва поради топенето на ледниците. И на първо място, това се отнася до ледената покривка на Гренландия - втората по големина след Антарктическата.
В Южното полукълбо, напротив, в момента се наблюдава епохата на "заледяване", но тъй като тук има много по-малко земя, отколкото в Северното, това явление не изглежда толкова ярко.
Ако денят на зимното слънцестоене падне на афелия (тоест наклонът на оста на въртене на планетата в посока от Слънцето е максимален), зимата ще бъде по-дълга и по-студена, а лятото - горещо и кратко. В противоположното полукълбо, напротив, има дълго хладно лято и кратка топла зима. Разликите в продължителността на тези сезони са толкова по-забележими, толкова повечеорбитален ексцентриситет.
Nutation
Нутацията е свързана с по-краткосрочни колебания в позицията на земната ос. Най-голямата величина на амплитудата е 18,6 години.
Нутацията води до промяна в сезонните контрасти на слънчевата радиация, но нейното годишно количество остава постоянно. Увеличаването на инсолацията през лятото (по-горещо и по-сухо време) се компенсира от намаляването й през зимата.
Промяна на орбиталната форма
Разстоянието от Земята до Слънцето зависи от удължението на орбитата на планетата. Разликата между крайните точки е 4,7 милиона км. В ерата на малкия ексцентричност планетата получава повече слънчева радиация, горните граници на атмосферата се нагряват повече и обратно.
Ексцентричността променя общата годишна слънчева радиация, но тази разлика е малка. През последните милиони години той не е надхвърлял 0,2%. Най-голям ефект се получава, когато максималният ексцентриситет съвпада с най-големия наклон на собствената ос на Земята.
История на изменението на климата на Земята
Съвременните геофизични методи за изследване ни позволяват да разберем какъв е бил климатът на нашата планета преди стотици хилядолетия. Температурата се определя косвено от броя на изотопите на тежкия водород и кислород. Скоростта на глобалното затопляне в момента е около 1° на година.
През последните 400 000 години са регистрирани 4 ледникови епохи вЗемята. Рязкото затопляне, започнало преди около 12 хиляди години, доведе до повишаване на нивото на океана с 50-100 м. Може би това явление е описано в Библията като Потоп.
Затоплянето в съвременната епоха е придружено от средногодишни температурни колебания от 2-3 градуса. На конструираните зависимости се отбелязват скокове в температурата на повърхността на планетата, чиято продължителност е не повече от 1000 години. Има колебания в по-малък цикъл - на всеки 100-200 години с 1-2 °. Както предполагат учените, това се дължи на колебанията в количеството метан и въглероден диоксид в атмосферата.
Недостатъци на теорията
През 60-те и 70-те години. През 20-ти век учените получават нови експериментални и изчислени данни, които се разминават с концепцията за циклите на Миланкович. Той съдържа следните противоречия:
- Земната атмосфера не винаги е била толкова прозрачна, колкото е сега. Това се потвърждава от проучвания на лед в Гренландия и Антарктида. Голямо количество прах, вероятно свързано с активна вулканична дейност, отразява слънчевата топлина. В резултат на това повърхността на планетата се охлажда.
- Според теорията на Миланкович, заледявания в Гренландия и Антарктида са се случили в различни периоди от време, но това е в противоречие с палеонтологичните данни.
- Глобалните захлаждания трябва да се повтарят на приблизително равни интервали, но всъщност те не са били в мезозойския и терциерния период, а през кватернера те следваха едно след друго.
Основният недостатък на тази теория е, четя се основава само на астрономически фактори, а именно промяната в движението на Земята. В действителност има много други причини: вариации в геомагнитното поле, наличието на множество обратни връзки в климатичната система (механизмът за резонансна реакция, който възниква в отговор на орбитални въздействия), тектонска активност (вулканизъм, сеизмична активност) и в последно време векове, антропогенният компонент, тоест въздействието на човешката икономическа дейност върху природата.
