Cosa sono i cicli di Milankovitch?

I cicli di Milankovitch descrivono come cambiamenti relativamente lievi nel movimento della Terra influenzino il clima del pianeta. I cicli prendono il nome da Milutin Milankovitch, un astrofisico serbo che ha iniziato a studiare la causa delle antiche ere glaciali della Terra all’inizio del 1900, secondo l’American Museum of Natural History (AMNH).

La Terra ha vissuto le sue ere glaciali più recenti durante il Pleistocene, che è durato da 2,6 milioni di anni fa a 11.700 anni fa. Per migliaia di anni alla volta, anche le regioni più temperate del globo furono coperte da ghiacciai e lastre di ghiaccio, secondo il Museo di Paleontologia dell’Università della California.

Per determinare come la Terra potesse sperimentare cambiamenti così vasti nel clima nel tempo, Milankovitch ha incorporato i dati sulle variazioni della posizione della Terra con la linea temporale delle ere glaciali durante il Pleistocene. Ha studiato le variazioni della Terra per gli ultimi 600.000 anni e ha calcolato le diverse quantità di radiazioni solari dovute al cambiamento dei parametri orbitali della Terra. Così facendo, è stato in grado di collegare la minore quantità di radiazione solare nelle alte latitudini settentrionali alle precedenti ere glaciali europee, secondo l’AMNH.

I calcoli e i grafici di Milankovitch, pubblicati negli anni ’20 e utilizzati ancora oggi per capire il clima passato e futuro, lo portarono a concludere che ci sono tre diversi cicli posizionali, ognuno con la sua lunghezza di ciclo, che influenzano il clima sulla Terra: l’eccentricità dell’orbita terrestre, l’inclinazione assiale del pianeta e l’oscillazione del suo asse.

Eccentricità

La Terra orbita intorno al sole in una forma ovale chiamata ellisse, con il sole in uno dei due punti focali (fuochi). L’ellitticità è una misura della forma dell’ovale ed è definita dal rapporto tra l’asse semiminore (la lunghezza dell’asse corto dell’ellisse) e l’asse semimaggiore (la lunghezza dell’asse lungo dell’ellisse), secondo la Swinburne University. Un cerchio perfetto, dove i due fuochi si incontrano al centro, ha un’ellitticità di 0 (bassa eccentricità), e un’ellisse che viene schiacciata fino a diventare quasi una linea retta ha un’eccentricità di quasi 1 (alta eccentricità).

L’orbita della Terra cambia leggermente la sua eccentricità nel corso di 100.000 anni da quasi 0 a 0,07 e viceversa, secondo l’Osservatorio della Terra della NASA. Quando l’orbita terrestre ha una maggiore eccentricità, la superficie del pianeta riceve dal 20 al 30 per cento in più di radiazione solare quando è al perielio (la distanza più breve tra la Terra e il sole ogni orbita) rispetto a quando è all’afelio (la più grande distanza tra la Terra e il sole ogni orbita). Quando l’orbita della Terra ha una bassa eccentricità, c’è poca differenza nella quantità di radiazione solare che viene ricevuta tra il perielio e l’afelio.

Oggi l’eccentricità dell’orbita terrestre è 0,017. Al perielio, che si verifica intorno al 3 gennaio di ogni anno, la superficie terrestre riceve circa il 6% in più di radiazione solare rispetto all’afelio, che si verifica intorno al 4 luglio.

Inclinazione assiale

L’inclinazione dell’asse terrestre rispetto al piano della sua orbita è il motivo per cui sperimentiamo le stagioni. Leggeri cambiamenti nell’inclinazione cambiano la quantità di radiazione solare che cade su certe località della Terra, secondo l’Indiana University Bloomington. Nel corso di circa 41.000 anni, l’inclinazione dell’asse terrestre, nota anche come obliquità, varia tra 21,5 e 24,5 gradi.

Quando l’asse è alla sua inclinazione minima, la quantità di radiazione solare non cambia molto tra estate e inverno per gran parte della superficie terrestre e quindi le stagioni sono meno severe. Questo significa che l’estate ai poli è più fredda, il che permette alla neve e al ghiaccio di persistere durante l’estate e l’inverno, accumulandosi alla fine in enormi lastre di ghiaccio.

Oggi la Terra è inclinata di 23,5 gradi, e sta lentamente diminuendo, secondo EarthSky.

Precessione

La Terra oscilla solo leggermente mentre gira sul suo asse, in modo simile a quando una trottola inizia a rallentare. Questa oscillazione, nota come precessione, è causata principalmente dalla gravità del sole e della luna che tirano sui rigonfiamenti equatoriali della Terra. L’oscillazione non cambia l’inclinazione dell’asse terrestre, ma l’orientamento cambia. Nel corso di circa 26.000 anni, la Terra oscilla in un cerchio completo, secondo la Washington State University.

Ora, e per le ultime migliaia di anni, l’asse terrestre è stato puntato a nord più o meno verso Polaris, conosciuta anche come la Stella Polare. Ma la graduale oscillazione precessionale della Terra fa sì che Polaris non sia sempre la stella polare. Circa 5.000 anni fa la Terra era rivolta più verso un’altra stella, chiamata Thubin. E, tra circa 12.000 anni, l’asse avrà viaggiato un po’ di più intorno al suo cerchio di precessione e punterà verso Vega, che diventerà la prossima Stella Polare.

Quando la Terra completa un ciclo di precessione, l’orientamento del pianeta è alterato rispetto al perielio e all’afelio. Se un emisfero è puntato verso il sole durante il perielio (distanza più breve tra la Terra e il sole), sarà puntato lontano durante l’afelio (distanza maggiore tra la Terra e il sole), e l’opposto è vero per l’altro emisfero. L’emisfero che è puntato verso il sole durante il perielio e lontano durante l’afelio sperimenta contrasti stagionali più estremi rispetto all’altro emisfero.

Oggi l’estate dell’emisfero meridionale si verifica vicino al perielio e l’inverno vicino all’afelio, il che significa che l’emisfero meridionale sperimenta stagioni più estreme rispetto all’emisfero settentrionale.