Milankovitch Cycles: Hvordan jorden og solen samhandler

ANDRZEJ WOJCICKI / Getty Images

Mens vi alle er kjent med jordens akse som peker mot Nordstjernen ( Polaris ) i en vinkel på 23,45° og at jorden er omtrent 91-94 millioner miles fra solen, er disse fakta ikke absolutte eller konstante. Samspillet mellom jorden og solen, kjent som orbital variasjon, endres og har endret seg gjennom planetens 4,6 milliarder år lange historie.

Eksentrisitet

Eksentrisitet er endringen i formen på jordens bane rundt solen . For øyeblikket er planetens bane nesten en perfekt sirkel. Det er bare omtrent 3 % forskjell i avstand mellom tiden når vi er nærmest solen (perihelium) og tiden når vi er lengst fra solen (aphelium). Perihel skjer 3. januar og på det tidspunktet er jorden 91,4 millioner miles unna solen. Ved aphelion, 4. juli, er jorden 94,5 millioner miles fra solen.

Over en 95 000 års syklus endres jordens bane rundt solen fra en tynn ellipse (oval) til en sirkel og tilbake igjen. Når banen rundt solen er mest elliptisk, er det større forskjell i avstanden mellom jorda og sola ved perihelium og aphelium. Selv om den nåværende forskjellen på tre millioner mil i avstand ikke endrer mengden solenergi vi mottar mye, vil en større forskjell endre mengden solenergi som mottas og vil gjøre perihel til en mye varmere tid på året enn aphelion.

Skjevhet

På en 42 000 års syklus slingrer jorden og aksens vinkel, i forhold til omdreiningsplanet rundt solen, varierer mellom 22,1° og 24,5°. Mindre vinkel enn vår nåværende 23,45° betyr mindre sesongmessige forskjeller mellom nord og sør Halvkuler mens en større vinkel betyr større sesongforskjeller (dvs. en varmere sommer og kjøligere vinter).

Presesjon

12 000 år fra nå vil den nordlige halvkule oppleve sommer i desember og vinter i juni fordi jordaksen vil peke mot stjernen Vega i stedet for dens nåværende justering med Nordstjernen eller Polaris. Denne sesongmessige reverseringen vil ikke skje plutselig, men sesongene vil gradvis skifte over tusenvis av år.

Milankovitch sykler

Astronom Milutin Milankovitch utviklet de matematiske formlene som disse orbitalvariasjonene er basert på. Han antok at når noen deler av de sykliske variasjonene kombineres og forekommer samtidig, er de ansvarlige for store endringer i jordens klima (selv istider ). Milankovitch estimerte klimasvingninger de siste 450 000 årene og beskrev kalde og varme perioder. Selv om han gjorde arbeidet sitt i første halvdel av 1900-tallet, ble ikke Milankovichs resultater bevist før på 1970-tallet.

En studie fra 1976, publisert i tidsskriftet Vitenskap undersøkte dyphavssedimentkjerner og fant at Milankovitchs teori tilsvarte perioder med klimaendringer. Faktisk hadde istider skjedd da jorden gikk gjennom forskjellige stadier av orbital variasjon.

Kilder

• Hays, J.D. John Imbrie og N.J. Shackleton. 'Variasjoner i jordens bane: Pacemaker av istidene.' Vitenskap . Bind 194, nummer 4270 (1976). 1121-1132.
• Lutgens, Frederick K. og Edward J. Tarbuck. Atmosfæren: En introduksjon til meteorologi .