Milankovich ciklus. Globalne klimatske promjene. Uticaj sunčevog zračenja na klimu

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

Pokret Zemlje

Kao što znate, Zemlja rotira oko Sunca u eliptičnoj orbiti i oko svoje ose. Potonji takođe menja svoj položaj zbog uticaja privlačenja meseca. Zemljina OS ima određeni ugao nagiba, kao i drugi planete Sunčevog sistema. Opisuje konus u prostoru. Ovaj efekat se naziva precesija. Ilustrativan primjer koji vizualizira ovu osobinu kretanja planete je rotacija vrha koji se okreće.

Period potpune rotacije oko obima je oko 25.800 godina. Ugao nagiba osi također varira u rasponu od 22,1-24,5 ° svakih 40 100 godina. Ovaj fenomen se naziva nutacija.

Ekscentričnost, odnosno stepen kompresije Zemljine orbite tokom rotacije Sunca, mijenja se u periodu od 90.800 godina. Kada se poveća, planeta se udaljava od zvijezde i prima manje sunčevog zračenja, a samim tim i toplotu. Postoje i periodi kada se najveći nagib zemlje poklapa sa maksimalnom ekscentričnošću. Kao rezultat, dolazi do globalnog klimatskog hlađenja.

Perigilij i afel

Budući da planete Sunčevog sistema imaju međusobni utjecaj jedna na drugu, os Zemljine orbite pri kretanju oko Sunca postepeno se okreće u istom smjeru kao i orbitalno kretanje. Kao rezultat toga , perigilij se pomjera-najbliža tačka orbite svjetiljci, a afel je najudaljenija tačka. Ovi parametri utiču na intenzitet izlaganja sunčevom zračenju-termičko, elektromagnetno, korpuskularno zračenje. U procentima, ove fluktuacije su male, ali utiču na zagrevanje površine planete.

Astronomija, geofizika i klimatologija su nauke pomoću kojih naučnici nastoje uspostaviti vezu između aktivnosti Sunca, sekularnih promjena prosječne godišnje temperature i klime općenito, kao i između drugih faktora. Njihovi zadaci nisu samo da identifikuju prirodne obrasce, već i da predvide buduće promene koje mogu značajno uticati na život osobe.

Šta su milankovičevi ciklusi??

Klima na Zemlji se mijenja pod utjecajem antropogenih i neantropogenih faktora. Druga grupa uključuje tektonska kretanja litosferskih ploča, fluktuacije sunčevog zračenja, vulkanske aktivnosti i milankovičeve cikluse. Oni opisuju uticaj promjena u kretanju planete na njenu klimu.

Godine 1939. Milanković je prvi put iznio hipotezu o cikličnoj ovisnosti ledenih doba u posljednjih 500 hiljada. unit-format. Izračunao je dinamiku promjena sunčevog zračenja, koje se sastoji od elektromagnetnog i korpuskularnog zračenja, i objasnio uzrok glacijacije u epohi pleistocena. Prema njegovom mišljenju, sastojao se u promjeni parametara orbite planete – ekscentričnosti, ugao nagiba osi i položaja perihela. Prema postulatima njegove teorije, glacijacije uzrokovane ovim faktorima ponavljaju se u kratkim intervalima i mogu se predvidjeti.

Njegova hipoteza temeljila se na pretpostavci da je atmosfera planete transparentna. Varijante sunčevog zračenja (insolacija) izračunao je za 65° sjeverne geografske širine. Parcele dobijene na dijagramu insolacije koji odgovara četiri glacijacije dobro su povezane sa šemom alpske glacijacije koju su konstruisali njemački naučnici i. Penkom i E. Bruckner.

Glavni faktori i ledeno doba

Prema milankovičevoj teoriji, tri gore navedena glavna orbitalna faktora trebala bi normalno djelovati u različitim smjerovima tako da se njihov učinak ne zbraja. Sljedeće ledeno doba dolazi kada se saberu i pojačaju jedni druge.

Svaki od njih određuje uticaj Sunca na zemlju, na količinu sunčevog zračenja koje primaju različite zone planete. Ako se smanji na sjevernoj hemisferi, gdje je koncentrirana većina glečera, tada se snijeg svake godine sve više akumulira na površini. Povećanje površine snježnog pokrivača dovodi do povećanog odraza sunčeve svjetlosti, što zauzvrat doprinosi daljem hlađenju planete.

Ovaj proces se postepeno povećava, počinje globalno zahlađenje i počinje sljedeće ledeno doba. Na kraju takvog ciklusa uočava se suprotna pojava. Prema naučnim podacima, vrhunac hlađenja tokom posljednjeg ledenog doba bio je prije oko 18.000 godina.

Uticaj precesije

Naučnici vjeruju da je ciklus precesije najizraženiji u glacijacijama na sjevernoj hemisferi. Sada je to u međuglacijalnom periodu, koji će završiti za oko 9-10 hiljada godina. U narednim milenijumima ovdje bi se mogao nastaviti porast nivoa mora zbog topljenja glečera. I prije svega to se tiče ledenog pokrova Grenlanda – drugog po veličini nakon Antarktika.

Na južnoj hemisferi, naprotiv, Trenutno postoji doba "glacijacije", ali budući da ovdje ima mnogo manje kopna nego na sjevernoj hemisferi, ovaj fenomen ne izgleda tako sjajno.

Ako dan zimskog solsticija padne na afel (to jest, nagib ose rotacije planete od Sunca je maksimalan), zima će biti duža i hladnija, a ljeto vruće i kratko. Na suprotnoj hemisferi, naprotiv, vlada dugo prohladno ljeto i kratka topla zima. Razlike u trajanju ovih godišnjih doba uočljivije su što je veća ekscentričnost orbite.

Nutacija

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

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

Promjena orbitalnog oblika

Udaljenost od Zemlje do Sunca ovisi o veličini izduženja orbite planete. Razlika između ekstremnih tačaka je 4,7 miliona km. U eri niske ekscentričnosti, planeta prima više sunčevog zračenja, gornje granice atmosfere se više zagrevaju i obrnuto.

Ekscentričnost mijenja ukupno godišnje sunčevo zračenje, ali ta je razlika mala. Tokom posljednjih milion godina nije prešao 0,2%. Najveći efekat nastaje kada se maksimalna ekscentričnost poklopi sa najvećim nagibom Zemljine ose.

Istorija klimatskih promjena na Zemlji

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

U posljednjih 400.000 godina na Zemlji su obilježena 4 glacijalna perioda. Oštro zagrijavanje koje je počelo oko 12 hiljada. prije mnogo godina, što je dovelo do porasta nivoa okeana za 50-100 m. Možda je ovaj fenomen opisan u Bibliji kao svjetski Potop.

Zagrijavanje u modernoj eri praćeno je promjenama prosječne godišnje temperature za 2-3 stepena. Na izgrađenim zavisnostima zabilježeni su skokovi temperature površine planete, čije trajanje nije duže od 1000 godina. Postoje fluktuacije u manjem ciklusu-svakih 100-200 godina za 1-2 °. Kako naučnici sugerišu, to je zbog fluktuacija količine metana i ugljen-dioksida u atmosferi.

Nedostaci teorije

60 - ih i 70-ih godina. U XX veku naučnici su dobili nove eksperimentalne i izračunate podatke koji su se razlikovali od koncepta milankovičevih ciklusa. U njemu postoje sljedeće kontradikcije:

• Zemljina atmosfera nije uvek bila tako transparentna kao sada. To potvrđuju studije leda Grenlanda i Antarktika. Velika količina prašine, vjerovatno povezana s aktivnom vulkanskom aktivnošću, reflektirala je sunčevu toplotu. Kao rezultat, površina planete se ohladila.
• Prema milankovičevoj teoriji, glacijacije na Grenlandu i Antarktiku dešavale su se u različitim vremenskim periodima, ali to je u suprotnosti s paleontološkim podacima.
• Globalno hlađenje treba ponoviti u približno jednakim intervalima, ali u stvari se nije dogodilo u Mezozojskom i tercijarnom periodu, a u kvartaru su slijedile jedno drugo.

Glavni nedostatak ove teorije je što se zasniva samo na astronomskim faktorima, odnosno na promjeni kretanja Zemlje. U stvarnosti postoje mnogi drugi razlozi: varijacije geomagnetnog polja, prisustvo brojnih povratnih informacija u klimatskom sistemu (mehanizam rezonantnog odgovora koji se javlja kao odgovor na orbitalne uticaje), tektonska aktivnost (vulkanizam, seizmička aktivnost), a poslednjih vekova antropogena komponenta, odnosno uticaj ljudske ekonomske aktivnosti na prirodu.