Milankovičove cykly sú jednou z teórií, ktorými sa vedci snažili vysvetliť existenciu zaľadnenia v histórii Zeme. Táto hypotéza sa nazýva aj orbitálna alebo astronomická. Svoje meno dostala podľa juhoslovanského klimatológa Milutina Milankovića. Napriek veľkému množstvu rozporov v tejto teórii vytvorila základ modernej paleoklimatológie.
Hnutie Zeme
Ako viete, Zem sa točí okolo Slnka po eliptickej obežnej dráhe a okolo svojej vlastnej osi. Ten tiež mení svoju polohu vplyvom gravitácie Mesiaca. Zemská os má určitý uhol sklonu, podobne ako ostatné planéty slnečnej sústavy. Opisuje kužeľ vo vesmíre. Tento efekt sa nazýva precesia. Dobrým príkladom vizualizácie tejto funkcie pohybu planéty je rotácia rotujúceho vreca.
Obdobie úplnej revolúcie po obvode je asi 25 800 rokov. Uhol sklonu osi sa tiež mení v rozsahu 22,1-24,5° každých 40 100 rokov. Tento jav sa nazýva nutácia.
Výstrednosť, prípmiera stlačenia obežnej dráhy Zeme počas rotácie Slnka sa mení v priebehu 90 800 rokov. Keď sa zvyšuje, planéta sa vzďaľuje od hviezdy a dostáva menej slnečného žiarenia, a teda aj tepla. Sú aj obdobia, kedy sa najväčší sklon Zeme zhoduje s maximálnou excentricitou. Výsledkom je globálne ochladzovanie.
Perihilion a Aphelion
Keďže sa planéty slnečnej sústavy navzájom ovplyvňujú, os obehu Zeme sa pri pohybe okolo Slnka postupne otáča rovnakým smerom ako orbitálny pohyb. V dôsledku toho sa posunie perihélium - bod obežnej dráhy najbližšie k hviezde a afélium - najvzdialenejší bod. Tieto parametre ovplyvňujú intenzitu dopadu slnečného žiarenia – tepelného, elektromagnetického, korpuskulárneho žiarenia. V percentách sú tieto výkyvy malé, ale ovplyvňujú zahrievanie povrchu planéty.
Astronómia, geofyzika a klimatológia sú vedy, pomocou ktorých sa vedci snažia zistiť vzťah medzi slnečnou aktivitou, sekulárnymi zmenami priemernej ročnej teploty a klímou vo všeobecnosti, ako aj medzi inými faktormi. Ich úlohou je nielen určovať prirodzené zákonitosti, ale aj predpovedať budúce zmeny, ktoré môžu výrazne ovplyvniť ľudský život.
Čo sú to Milankovičove cykly?
Klíma Zeme sa mení pod vplyvom antropogénnych a neantropogénnych faktorov. Do druhej skupiny patria tektonické pohyby litosférických dosiek,kolísanie slnečného žiarenia, sopečná činnosť a Milankovičove cykly. Popisujú vplyv zmien v pohyboch planéty na jej klímu.
V roku 1939 Milankovitch prvýkrát predložil hypotézu o cyklickej závislosti dôb ľadových za posledných 500 tisíc rokov. Vypočítal dynamiku zmien slnečného žiarenia, ktoré pozostáva z elektromagnetického a korpuskulárneho žiarenia, a vysvetlil príčinu zaľadnenia v období pleistocénu. Podľa jeho názoru spočívala v zmene parametrov obežnej dráhy planéty – excentricity, uhla sklonu osi a polohy perihélia. Podľa postulátov jeho teórie sa zaľadnenia spôsobené týmito faktormi opakujú v krátkych intervaloch a možno ich predvídať.
Jeho hypotéza bola postavená na predpoklade, že atmosféra planéty je priehľadná. Varianty slnečného žiarenia (slnečné žiarenie) vypočítal pre 65 ° severnej zemepisnej šírky. Rezy získané na diagrame slnečného žiarenia, zodpovedajúce štyrom zaľadneniam, dobre korelovali s alpskou schémou zaľadnenia, ktorú vytvorili nemeckí vedci A. Penk a E. Brückner.
Hlavné faktory a doby ľadové
Podľa Milankovitchovej teórie by tri hlavné orbitálne faktory uvedené vyššie mali normálne pôsobiť v rôznych smeroch, aby sa ich účinok nesčítal. Ďalšia doba ľadová prichádza, keď sa sčítajú a navzájom sa posilňujú.
Každá z nich určuje vplyv Slnka na Zem na množstvo slnečného žiarenia prijatého rôznymizóny planéty. Ak na severnej pologuli, kde je sústredená väčšina ľadovcov, klesá, na povrchu sa každým rokom hromadí viac a viac snehu. Nárast snehovej pokrývky zvyšuje odraz slnečného svetla, čo následne prispieva k ďalšiemu ochladzovaniu planéty.
Tento proces sa postupne zvyšuje, začína sa globálne ochladzovanie, začína sa ďalšia doba ľadová. Na konci takéhoto cyklu sa pozoruje opačný jav. Podľa vedeckých údajov bol vrchol ochladzovania počas poslednej doby ľadovej približne pred 18 000 rokmi.
Vplyv precesie
Vedci sa domnievajú, že precesný cyklus je najvýraznejší v zaľadnení na severnej pologuli. Teraz je to v medziľadovej dobe, ktorá sa skončí asi o 9-10 tisíc rokov. V nasledujúcich tisícročiach môže hladina morí naďalej stúpať v dôsledku topenia ľadovcov. A v prvom rade sa to týka grónskeho ľadovca – druhého najväčšieho po antarktickom.
Na južnej pologuli je naopak v súčasnosti pozorovaná epocha „zaľadnenia“, no keďže je tu oveľa menej pôdy ako na severnej, tento jav nevyzerá tak jasne.
Ak deň zimného slnovratu pripadne na afélium (to znamená, že sklon rotačnej osi planéty v smere od Slnka je maximálny), zima bude dlhšia a chladnejšia a leto horúce a krátke. Naopak, na opačnej pologuli je dlhé chladné leto a krátka teplá zima. Rozdiely v trvaní týchto sezón sú tým citeľnejšie, tým viacorbitálna excentricita.
Nutation
Nutácia je spojená s viacerými krátkodobými výkyvmi polohy zemskej osi. Najväčšia veľkosť amplitúdy je 18,6 roka.
Nutácia vedie k zmene sezónnych kontrastov slnečného žiarenia, ale jeho ročné množstvo zostáva konštantné. Nárast slnečného žiarenia v lete (teplejšie a suchšie počasie) je kompenzovaný jeho poklesom v zime.
Zmena tvaru orbity
Vzdialenosť Zeme od Slnka závisí od predĺženia obežnej dráhy planéty. Rozdiel medzi krajnými bodmi je 4,7 milióna km. V ére malej excentricity planéta dostáva viac slnečného žiarenia, horné hranice atmosféry sa viac zahrievajú a naopak.
Excentricita mení celkové ročné slnečné žiarenie, ale tento rozdiel je malý. Za posledný milión rokov neprekročila 0,2 %. Najväčší efekt nastane, keď sa maximálna excentricita zhoduje s najväčším sklonom vlastnej osi Zeme.
História klimatických zmien na Zemi
Moderné geofyzikálne výskumné metódy nám umožňujú zistiť, aká bola klíma na našej planéte pred stovkami tisícročí. Teplota sa nepriamo odhaduje podľa počtu izotopov ťažkého vodíka a kyslíka. Rýchlosť globálneho otepľovania je v súčasnosti približne 1° za rok.
Za posledných 400 000 rokov boli zaznamenané 4 doby ľadovéZem. Prudké oteplenie, ktoré sa začalo asi pred 12 tisíc rokmi, viedlo k zvýšeniu hladiny oceánu o 50-100 m. Možno bol tento jav v Biblii opísaný ako potopa.
Otepľovanie v modernej dobe sprevádzajú priemerné ročné teplotné výkyvy 2-3 stupne. Na vytvorených závislostiach sú zaznamenané skoky v teplote povrchu planéty, ktorých trvanie nie je dlhšie ako 1 000 rokov. Dochádza k výkyvom v menšom cykle – každých 100-200 rokov o 1-2°. Ako vedci naznačujú, je to spôsobené kolísaním množstva metánu a oxidu uhličitého v atmosfére.
Chyby teórie
V 60. a 70. rokoch. V 20. storočí vedci získali nové experimentálne a vypočítané údaje, ktoré sa rozchádzali s koncepciou Milankovičových cyklov. Obsahuje nasledujúce rozpory:
- Atmosféra Zeme nebola vždy taká priehľadná ako teraz. Potvrdzujú to štúdie ľadu v Grónsku a Antarktíde. Veľké množstvo prachu, pravdepodobne spojeného s aktívnou sopečnou činnosťou, odrážalo slnečné teplo. V dôsledku toho sa povrch planéty ochladil.
- Podľa Milankovitchovej teórie sa zaľadnenia v Grónsku a Antarktíde vyskytli v rôznych časových obdobiach, čo je však v rozpore s paleontologickými údajmi.
- Globálne ochladzovania by sa mali opakovať v približne rovnakých intervaloch, no v skutočnosti neboli v druhohorách a treťohorách a v kvartéroch nasledovali jedno po druhom.
Hlavnou nevýhodou tejto teórie je tovychádza len z astronomických faktorov, a to zo zmeny pohybu zeme. V skutočnosti existuje mnoho ďalších dôvodov: variácie v geomagnetickom poli, prítomnosť mnohých spätných väzieb v klimatickom systéme (mechanizmus rezonančnej odozvy, ktorý sa vyskytuje v reakcii na orbitálne dopady), tektonická aktivita (vulkanizmus, seizmická aktivita) a nedávne storočia antropogénna zložka, teda vplyv ľudskej hospodárskej činnosti na prírodu.
