Mik a Milankovics-ciklusok?
A Milankovics-ciklusok leírják, hogy a Föld mozgásában bekövetkező viszonylag csekély változások hogyan befolyásolják a bolygó éghajlatát. A ciklusok Milutin Milankovitch szerb asztrofizikusról kapták a nevüket, aki az Amerikai Természettudományi Múzeum (AMNH) szerint az 1900-as évek elején kezdte el vizsgálni a Föld ősi jégkorszakainak okát.
A Föld a legutóbbi jégkorszakokat a pleisztocén korszakban élte át, amely 2,6 millió évvel ezelőttől 11 700 évvel ezelőttig tartott. A Kaliforniai Egyetem paleontológiai múzeuma szerint a Föld mérsékeltebb éghajlatú régióit is több ezer éven át gleccserek és jégtakarók borították.
Azért, hogy meghatározzák, hogyan élhetett át a Föld ilyen hatalmas éghajlati változásokat az idők során, Milankovitch a Föld helyzetének változásaira vonatkozó adatokat a pleisztocén korszakban lezajlott jégkorszakok idővonalába illesztette. Megvizsgálta a Föld elmúlt 600 000 évének változásait, és kiszámította a Föld változó pályaparaméterei miatt változó mennyiségű napsugárzást. Ennek során az AMNH szerint képes volt összekapcsolni a magas északi szélességeken a napsugárzás alacsonyabb mennyiségét a korábbi európai jégkorszakokkal.
Milankovitch számításai és grafikonjai, amelyeket az 1920-as években publikált, és amelyeket ma is használnak a múlt és a jövő éghajlatának megértéséhez, arra a következtetésre vezettek, hogy a Föld éghajlatát három különböző pozícióciklus befolyásolja, amelyek mindegyike saját ciklushosszal rendelkezik: a Föld pályájának excentricitása, a bolygó tengelyferdülése és a tengelyének imbolygása.
Excentricitás
A Föld egy ellipszisnek nevezett ovális alakban kering a Nap körül, amelynek két gyújtópontja (fókuszpontja) közül az egyikben a Nap van. Az ellipticitás az ovális alakjának mérőszáma, amelyet a Swinburne Egyetem szerint a félnagytengely (az ellipszis rövid tengelyének hossza) és a félnagytengely (az ellipszis hosszú tengelyének hossza) aránya határoz meg. Egy tökéletes kör, ahol a két fókuszpont a középpontban találkozik, 0 ellipszisű (alacsony excentricitású), egy majdnem egyenesre összenyomott ellipszis pedig közel 1 excentricitású (magas excentricitású).
A Föld pályája 100 000 év alatt enyhén változtatja az excentricitását, közel 0-ról 0,07-re és vissza, a NASA Föld-megfigyelőközpontja szerint. Amikor a Föld pályája nagyobb excentricitású, a bolygó felszíne 20-30 százalékkal több napsugárzást kap, amikor perihéliumban van (a Föld és a Nap közötti legrövidebb távolság minden pályán), mint amikor aféliumban (a Föld és a Nap közötti legnagyobb távolság minden pályán). Ha a Föld pályája kis excentricitású, akkor a perihélium és az aphélium között nagyon kis különbség van a beérkező napsugárzás mennyiségében.
Most a Föld pályájának excentricitása 0,017 pont. A perihéliumban, amely minden év január 3-án vagy annak környékén következik be, a Föld felszíne körülbelül 6 százalékkal több napsugárzást kap, mint az aphéliumban, amely július 4-én vagy annak környékén következik be.
A tengelyferdeség
A Föld tengelyének a pálya síkjához viszonyított dőlése az oka annak, hogy évszakokat tapasztalunk. Az Indiana University Bloomington szerint a dőlés kismértékű változása megváltoztatja a Föld bizonyos pontjaira eső napsugárzás mennyiségét. Mintegy 41 000 év alatt a Föld tengelyének dőlése, más néven ferdeség, 21,5 és 24,5 fok között változik.
Amikor a tengely minimális dőlésszögben van, a napsugárzás mennyisége nem sokat változik nyár és tél között a Föld felszínének nagy részén, ezért az évszakok kevésbé súlyosak. Ez azt jelenti, hogy a pólusokon hűvösebb a nyár, ami lehetővé teszi, hogy a hó és a jég megmaradjon a nyáron és a télen is, és végül hatalmas jégtakarókká alakuljon.
Most a Föld dőlése 23,5 fok, és az EarthSky szerint lassan csökken.
Precesszió
A Föld a tengelye körül való forgása során csak kissé billeg, hasonlóan ahhoz, amikor egy forgó teteje lassulni kezd. Ezt a precessziónak nevezett imbolygást elsősorban a Nap és a Hold gravitációja okozza, amely a Föld egyenlítői domborulatait húzza. A billegés nem változtatja meg a Föld tengelyének dőlését, de a tájolása megváltozik. A Washington Állami Egyetem szerint körülbelül 26 000 év alatt a Föld egy teljes körben billeg.
Most és az elmúlt több ezer évben a Föld tengelye többé-kevésbé a Sarkcsillagnak is nevezett Polaris felé mutat észak felé. A Föld fokozatos precessziós imbolygása azonban azt jelenti, hogy a Polaris nem mindig az északi csillag. Körülbelül 5000 évvel ezelőtt a Föld inkább egy másik csillag, a Thubin felé mutatott. És körülbelül 12 000 év múlva a tengely egy kicsit többet fog utazni a precessziós körén, és a Vega felé fog mutatni, ami a következő Sarkcsillag lesz.
Amint a Föld egy precessziós ciklust teljesít, a bolygó tájolása megváltozik a perihéliumhoz és az aféliumhoz képest. Ha az egyik félgömb a perihélium idején a Nap felé mutat (a Föld és a Nap közötti legrövidebb távolság), akkor az aphélium idején (a Föld és a Nap közötti legnagyobb távolság) a Nap felé mutat, a másik félgömbre pedig ennek az ellenkezője igaz. Az a félteke, amely a perihélium idején a Nap felé mutat, az aphélium idején pedig távolabb, szélsőségesebb évszakos kontrasztokat tapasztal, mint a másik félteke.
A déli félteke nyara jelenleg a perihélium közelében, a tél pedig az aphélium közelében van, ami azt jelenti, hogy a déli félteke szélsőségesebb évszakokat tapasztal, mint az északi félteke.