Le variazioni orbitali si ritiene essere una delle principali cause di glaciale e periodi interglaciali Olocene .

Mentre la luminosità terreno rimane praticamente costante per milioni di anni, si è un ciclo solare, che dura circa 11 anni, da un picco del picco successivo; massima radiazione coincide con l’area massima di macchie solari, ma la variazione totale dell’energia emessa non supera 0,05%, non così con l’ orbita terrestre. Questo oscilla periodicamente causando la quantità media di radiazioni ricevute da ciascun emisfero costanti nel tempo. Ed esso è queste variazioni che causano i ghiacciai pulsazioni come un lungo periodo di estati e inverni. Questi sono chiamati periodi glaciali e interglaciali. Diversi fattori contribuiscono a modificare le caratteristiche orbitali rendendo l’insolazione media in entrambi devono tener conto Hemisphere varia anche se si fa il flusso della radiazione globale.

Intervallo di variazione dell’obliquità della Terra.

L’ eccentricità , l’ inclinazione assiale , e precessione della Terra s ‘ orbita varia nel tempo la produzione di glaciazioni quaternarie ogni 100.000 anni. L’asse della Terra completa il suo ciclo di precessione ogni 25.800 anni. Allo il stesso tempo l’asse maggiore dell’orbita della Terra giro, in circa 22.000 anni. In aggiunta, l’inclinazione della Terra cambia tra 22,1 ° a 24,5 gradi in un ciclo di 41.000 anni. L’asse della Terra ora ha una inclinazione di 23,5 gradi rispetto alla normale al piano del dell’eclittica .

Precessione degli equinozi

La precessione degli equinozi è il cambiamento nella direzione dell’asse della terra 26.000 anni ruota attorno all’asse dell’eclittica.

Questo è stato il primo fattore preso in considerazione. Nel 1842 il matematico francese Joseph Ademar postulato che la precessione della Terra s ‘ asse potrebbe portare ad una precessione degli equinozi e dei solstizi che viaggiare lungo l’orbita che coincide a volte vicino all’afelio e altri del perielio . Questo perché il cambiamento nella direzione dell’asse di rotazione provoca una variazione del punto Aries o tagliare Ecuador e dell’eclittica, cambia l’inizio della molla e quindi l’angolo tra la linea degli apsidi, o quando la Terra nella sua rotazione intorno al sole raggiunge afelio.

Ademar pensato che questo spiegherebbe l’ultima era glaciale è conclusa 10.000 anni fa (precessione della Terra ha un periodo di 25.800 anni). Quando il punto Aries è allineato con la direzione della linea di apsidi dell’orbita terrestre (perielio), una semisfera avrà una maggiore differenza tra le stagioni mentre l’emisfero avrà le stagioni più miti. L’emisfero è in estate al perielio riceveranno un aumento della radiazione solare, ma che lo stesso emisfero sarà in inverno all’afelio e hanno un inverno più freddo. L’altro emisfero avrà un inverno relativamente più caldo e più fresco d’estate.

Quando il punto di Ariete è perpendicolare alla linea delle absidi emisferi nord e sud hanno contrasti simili nelle stagioni.

Oggi l’estate nell’emisfero meridionale si verifica durante afelio durante il loro inverno. Così le stagioni dell’emisfero meridionale dovrebbero tendono ad essere più estreme rispetto alle stagioni dell’emisfero settentrionale. Questo effetto è in parte compensato dal fatto che il nord ha più terra più meridionale dell’oceano ed è noto l’effetto del mare levigando la massima e rilancio minimo.

Vedere anche: La precessione degli equinozi e precessione .

eccentricità orbitale

Il secondo fattore importante è presa in considerazione l’inglese James Croll sulla base di calcoli manuali di Urbain Le Verrier . È la variazione della forma dell’orbita dovuto all’attrazione di altri pianeti in il sistema solare .

La forma della Terra s ‘ orbita varia dall’essere quasi circolare ( eccentricità , fino 0,005) essere leggermente ellittica (alta eccentricità 0,058) e presenta un’eccentricità media di 0,028. Il componente principale di queste variazioni si verifica entro 413.000 anni. Ci sono anche cicli di tra 95.000 e 136.000 anni di essere conosciute ciclo di circa 100.000 anni.

L’attuale eccentricità è 0.017 e, pertanto, la differenza tra l’approccio più vicino al il sole ( perielio ) e la maggior distanza ( all’afelio ) è solo il 3,4% (5,1 milioni km). Questa differenza rappresenta un aumento del 6,8% in radiazioni solari. Perielio attualmente si verifica intorno a 3 gennaio , mentre all’afelio è di circa 4 luglio . Quando l’orbita è molto ellittica, la quantità di radiazione solare al perielio sarebbe circa il 23% maggiore di all’afelio.

Secondo a periodi Croll di elevata eccentricità sarebbe “ere glaciali”, mentre momenti un’orbita quasi circolare come quello attuale sarebbe “periodi interglaciali.” Il fatto è che l’insolazione globale ancora rimane costante ma non ciascun emisfero separatamente. Secondo al Croll l’effetto albedo realimentaría inverni rigidi ed il ghiaccio sarebbe anticipo, ma questa ipotesi è stata rivelata incompleta quando è stato dimostrato che durante l’ultima glaciazione, 10.000 anni fa soltanto, l’eccentricità della Terra s ‘ orbita era quasi la stessa della corrente uno .

Vedi anche: eccentricità (scienze esatte)

Asse di inclinazione

Ma vi è ancora un terzo fattore chiave per spiegare i cicli glaciali. E ‘stato Milutin Milanković che per primo ha proposto la sua influenza. L’asse di rotazione della Terra cambia la sua inclinazione lentamente nel tempo. ( Obliquità dell’eclittica ). La gamma di movimento è di 2,4 °.

Questo asse precessione segue un ciclo di circa 41 mila anni. Quando l’inclinazione aumenta a 24,5 °, gli inverni sono freddi e le estati sono più calde. Quando l’inclinazione è inferiore (22,1 °), inverni più miti ed estati più fresche.

Attualmente l’asse di rotazione della Terra ha un’inclinazione di 23,5 ° sull’asse dell’orbita.

Per Milankovic non erano inverni rigidi ma estati miti che attivano un era glaciale. Gli stati teoria che nevica sempre abbastanza nelle regioni polari di crescere ghiacciai, ma la differenza cruciale è nella quantità di ghiaccio che si scioglie nelle estati. Se la fusione è insufficiente, crescerà; se eccessiva, regrediscono.

Si è poi osservato che un effetto non era determinante senza la partecipazione dell’altro. Cioè che né le variazioni di eccentricità né la voglia sono, di per sé, sufficiente a produrre una glaciazione, ma che, insieme, possono sovrapporsi loro effetti e innescare una glaciazione.

Il piano di oscillazione dell’eclittica

L’inclinazione dell’orbita della Terra varia su e giù rispetto alla situazione attuale. Milankovitch non ha studiato questo movimento tridimensionale, noto come ‘precessione dell’eclittica’, o ‘precessione planetaria’.

ricercatori successivi hanno notato questa deriva e che l’orbita della Terra si muove anche rispetto alle orbite di altri pianeti. Il piano invariabile, il piano che rappresenta il momento angolare del sistema solare, è circa il piano dell’orbita di Giove. L’inclinazione dell’orbita terrestre deriva dall’orbita corrente con un ciclo avente un periodo di circa 70.000 anni. L’inclinazione dell’orbita della Terra ha un ciclo di 100 mila anni rispetto al piano fisso, molto simile al periodo di eccentricità, 100.000 anni. Questo ciclo di 100.000 anni coincide a stretto contatto con il modello 100.000 anni di età di ghiaccio.

E ‘stato proposto che un disco di polvere e altri detriti sul piano fisso, e questo influenza il clima sulla Terra attraverso diversi meccanismi possibili. Attualmente la Terra attraversa questo piano circa il 9 gennaio e il 9 luglio, e in quei giorni vi è un aumento nei meteoriti rilevati sul radar, e le nubi nottilucenti associati meteoriti. [1] [2].

Uno studio della cronologia dei cilindri ghiaccio antartico per determinare i livelli di ossigeno-azoto nelle bolle intrappolate nel ghiaccio, che sembra essere in saldo presso l’insolazione locali, ha concluso che le risposte clima documentati nel ghiaccio anime in governati la dell’emisfero settentrionale insolazione, come ipotizzato Milankovitch (Kawamura et al., Nature, 23 agosto 2007, vol 448, pp 912-917). È una validazione delle ipotesi Milankovitch utilizzando un metodo relativamente nuovo, ed è incompatibile con la teoria della ‘inclinazione’.

La combinazione di quattro fattori

La conclusione finale di tutto questo è che ogni tanto i quattro fattori si combinano per produrre un periodo glaciale. Questi periodi sono molto più lunghi (circa 100.000 anni) brevi intervalli interglaciali. Nessuno di loro da solo potrebbe forse innescare una glaciazione, ma quando le condizioni convergere avviare il processo. Ma i calcoli non vanno. variazioni orbitali sono troppo lievi. Quello che succede è che devi tenere conto di due feedback positivi: maggiore albedo terra e in diminuzione di CO2 .

L’intuizione ci direbbe che i rigidi inverni dovrebbe governare gli impulsi glaciale ma apparentemente estati miti sono quelli che lo fanno. L’inclinazione è 23.4º oggi, ma continua a diminuire. Più basso è, minore è la luce del sole in estate. Anche con tutta la complessità che ha studiato il problema, ancora senza una spiegazione completa per il ritmo glaciale costituita ed è da prendere in considerazione altri fattori non spiegata dalla varianza astronomici. Tuttavia si può dire che, in gran parte, i cicli del tempo sono regolati da variazioni orbitali.

Il fattore geologico: i tettonica

Sebbene questo fattore non è direttamente legato al tema dell’articolo è importante perché ha avuto luogo parallelamente alle variazioni orbitali oltre scala temporale geologica. La storia geologica del nostro pianeta e il suo impatto sul clima su un arco temporale ampio ci sono numerose testimonianze:

  • Bacini a Svaldbard (isole Spitzbergen ) , sfruttato al momento attuale in queste isole settentrionali senza alberi che potrebbero produrre depositi di carbonio. Questo fatto ci dà un’idea della frammentazione del continente chiamato Gondwana e la successiva migrazione verso il nord di quello che sono ora le isole.
  • squali d’acqua dolce in Lago Nicaragua , che occupa parte di un fallimento completo sul quale scorre il fiume San Juan (Nicaragua) e che è stato parte di un antico comunicazione oceanica tra l’Atlantico e il Pacifico. Il sollevamento della cresta vulcanica centrale circa cinque milioni di anni fa, chiudendo questa comunicazione, sicuramente rafforzato il potere della Corrente del Golfo , ma anche influenzato il clima in Europa, che ha perso tappo ghiacciaio centrale europea e scandinava (responsabile di aver scavato le enormi norvegesi) fiordi e il ghiacciaio Laurentide nella metà orientale del Canada e gran parte del nordest degli Stati Uniti.
  • Le somiglianze biogeografiche e geologiche tra l’Africa e il Sud America a causa della loro comune origine e successiva separazione pur mantenendo una latitudine simile.
  • L’esistenza delle creste negli oceani , come le metà – dorsale Atlantic , formata da due creste sottomarine (con alcune isole vulcaniche) essendo separato, lasciando una depressione centrale e numerosi detriti vulcanici (isole vulcaniche o guyots ) su entrambi i lati dorsale e la cui aumenta con la distanza aumenta alla stessa età. Aumentando la quantità complessiva di ghiaccio, discende livello del mare, e quindi la pressione sul fondo dell’oceano, che facilita l’uscita di magma, causando picchi derivanti dalle aree oceaniche sono più spesse nelle età di ghiaccio, e anche il rilascio di gas a effetto serra come la CO2, per l’aumento delle eruzioni. (3).

Tutti questi sono motivi sufficienti per spiegare i ghiacciai oltre periodi geologici lunghi tempi, in modo che devono essere prese in considerazione.

I problemi della teoria di Milankovitch

Milutin Milanković studiato cambiamenti nel l’eccentricità, obliquità e precessione della Terra s ‘ orbita. Questi cambiamenti fanno variare la quantità di radiazione solare che raggiunge la Terra. Questi cambiamenti sono più importanti in prossimità del nord o l’area del polo sud. la teoria di Milankovitch per spiegare il cambiamento climatico non funziona particolarmente bene e non può spiegare il ciclo di 100.000 anni , ma ci sono molti altri argomenti a favore e contro (vedi Ice Age per ulteriori discussioni).

  • Il problema della mancanza di un ciclo di 400.000 anni è che le variazioni di eccentricità hanno un ciclo di 400.000 anni. Questo ciclo non è stato trovato nel clima. Se le variazioni 100.000 anni hanno un effetto forte, variazioni 400.000 dovrebbero essere resi noti.
  • Il problema della causalità: si riferisce al periodo interglaciale penultima sembra di aver iniziato 10.000 anni prima che la variazione di radiazione che sembra apparentemente per aver causato. Questo è chiamato il problema della causalità perché l’effetto non può essere anteriore alla causa che provoca esso .
  • L’effetto supera la causa: principalmente credevano che gli effetti di queste variazioni sono dovute a variazioni di intensità della radiazione solare in diverse parti del globo. Le osservazioni mostrano che il comportamento del clima è molto più intensa rispetto alle variazioni calcolate. Si ritiene che le caratteristiche climatiche sono sensibili alle variazioni di insolazione, causando amplificazione ( risposte positive ) e la moderazione in casi isolati ( feedback negativo ).
  • Il problema della mancanza di cicli di 95 e 125 mila anni : si riferisce al fatto che l’eccentricità ha chiare variazioni di cicli di 95.000 e 125.000 anni. Un record abbastanza lungo, e ben – cambiamenti climatici datato dovrebbero essere in grado di rilevare sia le frequenze, ma il clima mostra solo una frequenza compatibile con il ciclo di 100.000 anni. Si può discutere se la qualità dei dati esistenti dovrebbe essere sufficiente a risolvere entrambe le frequenze.
  • Il problema della transizione : si riferisce a un importante cambiamento nella frequenza di variazione del clima successo da 1 a 3 milioni di anni fa. A quel tempo il tempo ha avuto un periodo di 41.000 anni dominante, simili alle variazioni del ciclo del obliquità. Dopo e durante gli ultimi milioni di anni, questo è cambiato ad un ciclo di 100.000 anni simili alle variazioni periodiche di eccentricità.

Condizioni attuali

La quantità di radiazione solare ( irraggiamento ) nell’emisfero Nord a 65 ° N sembra di essere legato alla presenza di un elemento glaciale. calcoli astronomici indicano che l’insolazione estiva a 65 ° N dovrebbe gradualmente aumentare nel corso dei prossimi 25.000 anni, e non ci sarà alcun calo di insolazione estiva a 65 ° N, che si aspetta di essere sufficiente a causare una glaciazione nel prossimo 50.000 a 100.000 anni.

Oggi l’estate nell’emisfero meridionale si verifica durante afelio durante l’inverno. Così, le stazioni del Sud del mondo devono tendono ad essere più estreme rispetto alle stagioni dell’emisfero settentrionale. La relativamente bassa eccentricità della presente cifra orbita di differenza 6,8% nella quantità di radiazione solare durante l’estate nei due emisferi.

Il futuro

Dal momento che le variazioni orbitali sono prevedibili, se si dispone di un modello che mette in relazione le variazioni orbitali per il clima, che è possibile in linea di principio, “prevedere”, clima futuro. Tuttavia si sa che ci sono molti altri fattori che giocano ruoli importanti nel fluttuazione climatica. Ad esempio il feedback ei fattori di moderazione delle variazioni climatiche. D’ l’ altra parte, il problema attuale antropica sul clima , che può essere la causa principale del riscaldamento globale recente. Questo tipo di fenomeni naturalmente hanno un’influenza molto più grande breve termine. Non si conosce un buon modello relativo clima e la variazione orbitale della Terra.

La discussione su se stiamo andando verso una glaciazione o anche essere molto più lungo nel periodo interglaciale corrente rimane una questione di dibattito.

Uno studio di Imbrie e lmbrie nel 1980 ha rilevato che ignorando l’effetto antropico e altre possibili fonti di variazione agire superiori a quelle di un ciclo di 19.000 anni frequenze, hanno una lunga – tendenza a lungo termine verso il freddo che ha avuto inizio circa 6000 anni fa e continuerà per i prossimi 23.000 anni. “Tuttavia recente lavoro di Berger e Loutre suggerisce che il clima caldo corrente potrebbe durare altri 50 millenni.

In ogni caso, ciò che la stragrande maggioranza della comunità scientifica sembra certo è la tendenza al riscaldamento corrente prevista per il prossimo secolo, soprattutto causata dall’effetto delle emissioni umane di gas serra. Tuttavia, vi è una minoranza di quella comunità non crede in questa possibilità e ha detto che l’aumento di anidride carbonica, un gas serra stessa sottodimensionato – rispetto al vapore acqueo o metano (che la combustione con l’ossigeno atmosferico rilascia una molecola di CO 2 e due di acqua per molecola CH 4 ) – non è la causa di eventuali warmups registrati nella storia del pianeta, dimostrato che oltre storia del clima aumento della temperatura della terra si è verificato prima non perfettamente comprendidas- -Per diverse cause e, successivamente, ha prodotto l’aumento di CO 2 , con un ritardo medio di circa 800 anni (Monnin et al , 2000), il che significherebbe che l’attuale aumento CO 2 corrisponderebbe il periodo caldo del medioevo e non alle attuali cause antropiche.

Si sta anche studiando l’effetto delle macchie solari, che segna i periodi di picco e potenza massima energia dal sole su cicli climatici.

Riferimenti

(1) “cicli glaciali e astronomico forzatura”. Richard Muller, Gordon J. MacDonald (1997) Science 277 (5323): 215-8. Bibcode: 1997Sci … 277..215M. doi: 10.1126 / science.277.5323.215. [1]

(2) “Origine del 100 kyr glaciale Cycle: eccentricità orbitale o la voglia?”. Richard Muller. [2]

(3) “casellario scanalature età di ghiaccio Ocean documento piano della Terra” notizie commentate da Eric mano in: Scienze, 5 febbraio 2015. [3]

(4) “vulcani sottomarini eruttare con la gravità, spostando il clima della Terra , ” Gayatri Vaydyanathan e ClimateWire in: Scientific American, 6 febbraio 2015. [4]