Cykle Milankovicia
Cykle Milankovitcha to małe, powolne, ale regularne zmiany w orbicie Ziemi wokół Słońca i nachyleniu osi Ziemi.
Dynamika jest złożona. Zmiany wpływają na "insolację" (światło słoneczne padające na część Ziemi). Prowadzi to do cykli klimatycznych na Ziemi, co około 21 000, 41 000 lat, 100 000 i 400 000 lat. Cała ta dziedzina jest nadal przedmiotem aktywnych badań.
Używając matematyki stosowanej, Milanković przewidział, że zmiany w ekscentryczności, nachyleniu osiowym i precesji orbity Ziemi powodują zmiany klimatu na Ziemi.
Podobne teorie astronomiczne zostały wysunięte w XIX wieku przez Josepha Adhemara, Jamesa Crolla i innych. Jednak początkowo nie było żadnych wiarygodnych datowanych dowodów. Kwestia ta została rozstrzygnięta dopiero po pobraniu rdzeni z głębin oceanu i opublikowaniu pracy w Science w 1976 roku.
Charakter osadów może zmieniać się w sposób cykliczny, a cykle te mogą być widoczne w zapisie sedymentacyjnym. Tutaj cykle można zaobserwować w kolorze różnych warstw.
Planety krążące wokół Słońca krążą po eliptycznych (owalnych) orbitach, które obracają się stopniowo w czasie (precesja apsydalna). Ekscentryczność tej elipsy jest wyolbrzymiona dla wizualizacji.
22,1-24,5° zakres skośności Ziemi.
Ruch precesyjny.
Cykle
Kształt orbity (ekscentryczność)
Orbita Ziemi jest elipsą. Ekscentryczność jest miarą odchylenia tej elipsy od okrągłości. Kształt orbity Ziemi zmienia się w czasie pomiędzy prawie kołową a łagodnie eliptyczną.
Pochylenie osiowe (skośność)
Kąt nachylenia osiowego Ziemi zmienia się w stosunku do płaszczyzny ekliptyki, ponieważ perturbacje pochodzące od innych planet przesuwają orbitę Ziemi.
Kiedy skośność wzrasta, lato na obu półkulach otrzymuje więcej ciepła i światła słonecznego, a zima mniej. I odwrotnie, kiedy skośność maleje, lata otrzymują mniej słońca, a zimy więcej. Te powolne zmiany skośności o 2,4° są w przybliżeniu okresowe. Potrzebują one około 41 000 lat, aby zmienić nachylenie między 22,1° a 24,5° i z powrotem.
Precesja osiowa
Precesja to chybotanie się osi Ziemi. Ten ruch żyroskopowy jest spowodowany siłami pływowymi wywieranymi przez Słońce i Księżyc na stałą Ziemię, która ma kształt raczej sferoidy obłej niż kuli. Słońce i Księżyc przyczyniają się mniej więcej w równym stopniu do tego efektu. Jego okres wynosi około 26 000 lat.
Kiedy oś jest skierowana w stronę Słońca, jedna półkula polarna ma większą różnicę między porami roku, podczas gdy druga ma łagodniejsze pory roku. Półkula, która jest latem w peryhelium otrzymuje większość z odpowiadającego jej wzrostu promieniowania słonecznego, ale ta sama półkula w zimie w aphelium ma chłodniejszą zimę. Druga półkula będzie miała względnie cieplejszą zimę i chłodniejsze lato.
Precesja apsydalna
Planety krążące wokół Słońca poruszają się po eliptycznych (owalnych) orbitach, które obracają się stopniowo w czasie (precesja apsydalna).
Dodatkowo, sama elipsa orbitalna precesuje w przestrzeni, głównie w wyniku oddziaływań z Jowiszem i Saturnem. Skraca to okres precesji równonocy z 25.771,5 do ~21.636 lat.
Nachylenie orbitalne
Nachylenie orbity Ziemi dryfuje w górę i w dół w stosunku do jej obecnej orbity z cyklem o okresie około 70 000 lat. Milankovitch nie badał tego trójwymiarowego ruchu. Ruch ten znany jest jako "precesja ekliptyki" lub "precesja planetarna".
Naukowcy zauważyli ten dryf, a także to, że orbita porusza się w stosunku do orbit innych planet. Niezmienna płaszczyzna, płaszczyzna, która reprezentuje moment pędu Układu Słonecznego, jest w przybliżeniu płaszczyzną orbity Jowisza. Nachylenie orbity Ziemi ma cykl 100 000 lat w stosunku do niezmiennej płaszczyzny. Jest to bardzo podobne do 100 000-letniego okresu ekscentryczności. Ten 100,000-letni cykl ściśle dopasowywać the 100,000-letni wzór epoka lodowcowa.
Zaproponowano, że w tej płaszczyźnie istnieje dysk pyłu i innych śmieci, który wpływa na klimat Ziemi. Ziemia przemieszcza się przez tę płaszczyznę w okolicach 9 stycznia i 9 lipca, kiedy następuje wzrost liczby wykrywanych radarowo meteorów i związanych z meteorami chmur noktilucentnych.
Badanie antarktycznego rdzenia lodowego, wykorzystujące stosunek tlenu do azotu w pęcherzykach powietrza uwięzionych w lodzie, wykazało, że reakcja klimatyczna udokumentowana w rdzeniach lodowych była napędzana przez insolację z półkuli północnej, zgodnie z hipotezą Milankovitcha. Jest to dodatkowa walidacja hipotezy Milankovitcha przy użyciu stosunkowo nowej metody. Nie jest ona zgodna z teorią "inklinacji" cyklu 100 000-letniego.
Wpływ precesji apsydalnej na pory roku
Pokazuje precesję apsydalną. Większość orbit w Układzie Słonecznym ma znacznie mniejszy mimośród, co czyni je prawie okrągłymi.
Powiązane strony
Pytania i odpowiedzi
P: Czym jest cykl Milankovicha?
O: Cykl Milankovicha to powolna, regularna zmiana orbity Ziemi wokół Słońca i nachylenia osi Ziemi, która wpływa na ilość światła słonecznego padającego na części Ziemi i prowadzi do cykli klimatycznych.
P: Ile cykli klimatycznych na Ziemi jest powodowanych przez cykle Milankovicha?
O: Cykle Milankovicha powodują cykle klimatyczne na Ziemi co około 21 000, 41 000 lat, 100 000 i 400 000 lat.
P: Kto przewidział, że zmiany mimośrodu, nachylenia osiowego i precesji orbity Ziemi powodują wzorce klimatyczne na Ziemi?
O: Milutin Milanković przewidział, że zmiany mimośrodu, nachylenia osiowego i precesji orbity Ziemi powodują wzorce klimatyczne na Ziemi przy użyciu matematyki stosowanej.
P: Kiedy po raz pierwszy pojawiły się astronomiczne teorie cykli Milankovicia?
O: Podobne astronomiczne teorie cykli Milankovicha zostały wysunięte w XIX wieku przez Josepha Adhemara, Jamesa Crolla i innych.
P: Jaki był problem z cyklami Milankovicha do 1976 roku?
O: Do 1976 roku nie było wiarygodnych, datowanych dowodów, które mogłyby rozstrzygnąć kwestię roli cykli Milankovicha we wzorcach klimatycznych na Ziemi.
P: Kiedy ustalono dowody na cykle Milankovicha we wzorcach klimatycznych na Ziemi?
O: Dowody na cykle Milankovicha we wzorcach klimatycznych na Ziemi zostały rozstrzygnięte wraz z publikacją artykułu w Science w 1976 roku, po pobraniu głębokich rdzeni oceanicznych.
P: Czy dziedzina cykli Milankovicha jest nadal przedmiotem aktywnych badań?
O: Tak, cała dziedzina cykli Milankovicha i ich wpływu na wzorce klimatyczne na Ziemi jest nadal przedmiotem aktywnych badań.
