Milankovitch-Zyklen sind eine der Theorien, mit denen Wissenschaftler versuchten, die Existenz von Vereisungen in der Erdgeschichte zu erklären. Diese Hypothese wird auch orbital oder astronomisch genannt. Seinen Namen hat es von dem jugoslawischen Klimaforscher Milutin Milanković. Trotz der vielen Widersprüche in dieser Theorie bildete sie die Grundlage der modernen Paläoklimatologie.
Erdbewegung
Wie Sie wissen, dreht sich die Erde auf einer elliptischen Bahn um die Sonne und um ihre eigene Achse. Auch letzterer verändert seine Position durch den Einfluss der Schwerkraft des Mondes. Die Erdachse hat wie andere Planeten im Sonnensystem einen bestimmten Neigungswinkel. Es beschreibt einen Kegel im Raum. Dieser Effekt wird als Präzession bezeichnet. Ein gutes Beispiel, das dieses Merkmal der Bewegung des Planeten visualisiert, ist die Drehung eines Kreisels.
Der Zeitraum einer vollständigen Umdrehung um den Umfang beträgt etwa 25.800 Jahre. Auch der Neigungswinkel der Achse ändert sich alle 40.100 Jahre im Bereich von 22,1-24,5°. Dieses Phänomen nennt man Nutation.
Exzentrizität, oderDer Grad der Kompression der Erdbahn während der Rotation der Sonne ändert sich über einen Zeitraum von 90.800 Jahren. Wenn es zunimmt, entfernt sich der Planet vom Stern und erhält weniger Sonneneinstrahlung und dementsprechend weniger Wärme. Es gibt auch Perioden, in denen die größte Neigung der Erde mit der maximalen Exzentrizität zusammenfällt. Das Ergebnis ist eine globale Abkühlung.
Perihilion und Aphelion
Da sich die Planeten des Sonnensystems gegenseitig beeinflussen, dreht sich die Achse der Erdbahn bei der Bewegung um die Sonne allmählich in die gleiche Richtung wie die Bahnbewegung. Infolgedessen wird das Perihel verschoben - der dem Stern am nächsten liegende Punkt der Umlaufbahn und das Aphel - der am weitesten entfernte Punkt. Diese Parameter beeinflussen die Intensität der Einwirkung von Sonnenstrahlung - thermische, elektromagnetische, korpuskulare Strahlung. Diese Schwankungen sind prozentual gesehen klein, wirken sich aber auf die Erwärmung der Planetenoberfläche aus.
Astronomie, Geophysik und Klimatologie sind die Wissenschaften, mit deren Hilfe Wissenschaftler versuchen, die Beziehung zwischen Sonnenaktivität, säkularen Änderungen der Jahresdurchschnittstemperatur und dem Klima im Allgemeinen sowie zwischen anderen Faktoren herzustellen. Ihre Aufgabe besteht nicht nur darin, natürliche Muster zu bestimmen, sondern auch zukünftige Veränderungen vorherzusagen, die das menschliche Leben erheblich beeinflussen können.
Was sind Milankovitch-Zyklen?
Das Klima der Erde verändert sich unter dem Einfluss anthropogener und nicht-anthropogener Faktoren. Die zweite Gruppe umfasst tektonische Bewegungen von Lithosphärenplatten,Schwankungen in der Sonneneinstrahlung, vulkanische Aktivität und Milankovitch-Zyklen. Sie beschreiben die Auswirkung von Veränderungen in den Bewegungen des Planeten auf sein Klima.
Im Jahr 1939 stellte Milankovitch erstmals eine Hypothese über die zyklische Abhängigkeit von Eiszeiten in den letzten 500.000 Jahren auf. Er berechnete die Dynamik von Änderungen der Sonnenstrahlung, die sich aus elektromagnetischer und Korpuskularstrahlung zusammensetzt, und erklärte die Ursache der Vereisung im Pleistozän. Seiner Meinung nach bestand es darin, die Parameter der Umlaufbahn des Planeten zu ändern - die Exzentrizität, den Neigungswinkel der Achse und die Position des Perihels. Nach den Postulaten seiner Theorie wiederholen sich durch diese Faktoren verursachte Vergletscherungen in kurzen Abständen und können vorhergesagt werden.
Seine Hypothese baute auf der Annahme auf, dass die Atmosphäre des Planeten transparent sei. Varianten der Sonneneinstrahlung (Sonneneinstrahlung) wurden von ihm für 65° nördlicher Breite berechnet. Die auf dem Einstrahlungsdiagramm erh altenen Abschnitte, die vier Vereisungen entsprechen, korrelierten gut mit dem alpinen Vereisungsschema, das von den deutschen Wissenschaftlern A. Penk und E. Brückner erstellt wurde.
Hauptfaktoren und Eiszeiten
Nach der Theorie von Milankovitch sollten die drei oben aufgeführten Hauptorbitalfaktoren normalerweise in verschiedene Richtungen wirken, damit sich ihre Wirkung nicht addiert. Die nächste Eiszeit kommt, wenn sie sich ergänzen und gegenseitig verstärken.
Jeder von ihnen bestimmt den Einfluss der Sonne auf die Erde, auf die Menge der von anderen empfangenen SonnenstrahlungZonen des Planeten. Wenn es auf der Nordhalbkugel abnimmt, wo sich der Großteil der Gletscher konzentriert, sammelt sich jedes Jahr mehr und mehr Schnee an der Oberfläche. Die Zunahme der Schneedecke erhöht die Reflexion des Sonnenlichts, was wiederum zur weiteren Abkühlung des Planeten beiträgt.
Dieser Prozess nimmt allmählich zu, die globale Abkühlung beginnt, eine weitere Eiszeit beginnt. Am Ende eines solchen Zyklus wird das entgegengesetzte Phänomen beobachtet. Wissenschaftlichen Daten zufolge lag der Höhepunkt der Abkühlung während der letzten Eiszeit vor etwa 18.000 Jahren.
Einfluss der Präzession
Wissenschaftler glauben, dass der Präzessionszyklus in Vereisungen auf der Nordhalbkugel am ausgeprägtesten ist. Jetzt ist es in der Zwischeneiszeit, die in etwa 9-10.000 Jahren enden wird. In den kommenden Jahrtausenden könnte der Meeresspiegel durch das Abschmelzen der Gletscher weiter ansteigen. Und das betrifft vor allem den grönländischen Eisschild – den zweitgrößten nach dem der Antarktis.
Auf der Südhalbkugel hingegen wird derzeit die Epoche der "Vergletscherung" beobachtet, aber da es hier viel weniger Land gibt als auf der Nordhalbkugel, sieht dieses Phänomen nicht so rosig aus.
Wenn der Tag der Wintersonnenwende auf das Aphel fällt (d. h. die Neigung der Rotationsachse des Planeten in Richtung der Sonne ist maximal), wird der Winter länger und kälter und der Sommer heiß und kurz. Auf der gegenüberliegenden Hemisphäre dagegen gibt es einen langen kühlen Sommer und einen kurzen warmen Winter. Die Unterschiede in der Dauer dieser Jahreszeiten sind umso auffälliger, je mehrorbitale Exzentrizität.
Nutation
Nutation ist mit eher kurzfristigen Schwankungen der Position der Erdachse verbunden. Die größte Größenordnung der Amplitude beträgt 18,6 Jahre.
Nutation führt zu einer Veränderung der jahreszeitlichen Kontraste der Sonnenstrahlung, ihre jährliche Menge bleibt jedoch konstant. Die Zunahme der Sonneneinstrahlung im Sommer (heißeres und trockeneres Wetter) wird durch die Abnahme im Winter ausgeglichen.
Orbitalform ändern
Die Entfernung von der Erde zur Sonne hängt von der Verlängerung der Umlaufbahn des Planeten ab. Der Unterschied zwischen den Extrempunkten beträgt 4,7 Millionen km. Im Zeit alter der kleinen Exzentrizität erhält der Planet mehr Sonnenstrahlung, die oberen Grenzen der Atmosphäre erwärmen sich stärker und umgekehrt.
Exzentrizität verändert die gesamte jährliche Sonneneinstrahlung, aber dieser Unterschied ist gering. In den letzten Millionen Jahren hat er 0,2 % nicht überschritten. Der größte Effekt tritt auf, wenn die maximale Exzentrizität mit der größten Neigung der Erdachse zusammenfällt.
Geschichte des Klimawandels auf der Erde
Moderne geophysikalische Forschungsmethoden erlauben uns herauszufinden, wie das Klima auf unserem Planeten vor Hunderten von Jahrtausenden war. Die Temperatur wird indirekt durch die Anzahl der Isotope von schwerem Wasserstoff und Sauerstoff geschätzt. Die Rate der globalen Erwärmung liegt derzeit bei etwa 1° pro Jahr.
In den letzten 400.000 Jahren wurden 4 Eiszeiten aufgezeichnetErde. Eine starke Erwärmung, die vor etwa 12.000 Jahren begann, führte zu einem Anstieg des Meeresspiegels um 50-100 m. Vielleicht wurde dieses Phänomen in der Bibel als Sintflut bezeichnet.
Die Erwärmung in der Neuzeit geht mit durchschnittlichen jährlichen Temperaturschwankungen von 2-3 Grad einher. Auf den konstruierten Abhängigkeiten werden Temperatursprünge der Planetenoberfläche festgestellt, deren Dauer nicht mehr als 1000 Jahre beträgt. Es gibt Schwankungen in einem kleineren Zyklus - alle 100-200 Jahre um 1-2 °. Wie Wissenschaftler vermuten, ist dies auf Schwankungen in der Menge an Methan und Kohlendioxid in der Atmosphäre zurückzuführen.
Fehler der Theorie
In den 60er und 70er Jahren. Im 20. Jahrhundert erhielten Wissenschaftler neue experimentelle und berechnete Daten, die vom Konzept der Milankovitch-Zyklen abwichen. Es enthält die folgenden Widersprüche:
- Die Erdatmosphäre war nicht immer so transparent wie heute. Dies wird durch Eisstudien in Grönland und der Antarktis bestätigt. Eine große Menge Staub, vermutlich im Zusammenhang mit aktiver vulkanischer Aktivität, reflektierte die Sonnenwärme. Dadurch kühlte die Oberfläche des Planeten ab.
- Laut Milankovitchs Theorie traten Vergletscherungen in Grönland und der Antarktis zu unterschiedlichen Zeiten auf, aber dies steht im Widerspruch zu paläontologischen Daten.
- Globale Abkühlungen sollten sich in ungefähr gleichen Abständen wiederholen, aber tatsächlich gab es sie nicht im Mesozoikum und Tertiär, und im Quartär folgten sie nacheinander.
Der Hauptnachteil dieser Theorie ist folgendersie basiert nur auf astronomischen Faktoren, nämlich der Veränderung der Erdbewegung. In Wirklichkeit gibt es viele andere Gründe: Variationen im Erdmagnetfeld, das Vorhandensein zahlreicher Rückkopplungen im Klimasystem (der Resonanzreaktionsmechanismus, der als Reaktion auf orbitale Einschläge auftritt), tektonische Aktivität (Vulkanismus, seismische Aktivität) und in jüngster Zeit Jahrhunderts, die anthropogene Komponente, also die Auswirkungen menschlicher Wirtschaftstätigkeit auf die Natur.
