چرخه های میلانکوویچ یکی از نظریه هایی است که دانشمندان با آن سعی کردند وجود یخبندان ها را در تاریخ زمین توضیح دهند. به این فرضیه مداری یا نجومی نیز می گویند. نام خود را از دانشمند آب و هوای یوگسلاوی میلوتین میلانکوویچ گرفته است. علیرغم تعداد زیادی از تضادها در این نظریه، پایه و اساس دیرینه اقلیم شناسی مدرن را تشکیل داد.
جنبش زمین
همانطور که می دانید، زمین در مداری بیضوی به دور خورشید و حول محور خود می چرخد. دومی نیز به دلیل تأثیر گرانش ماه موقعیت خود را تغییر می دهد. محور زمین مانند سایر سیارات منظومه شمسی دارای زاویه تمایل خاصی است. این یک مخروط در فضا را توصیف می کند. به این اثر تقدم گفته می شود. یک مثال خوب برای تجسم این ویژگی حرکت سیاره، چرخش یک فرفره چرخان است.
دوره یک چرخش کامل در اطراف محیط حدود ۲۵۸۰۰ سال است. زاویه شیب محور نیز هر 40100 سال در محدوده 22.1-24.5 درجه تغییر می کند. این پدیده nutation نام دارد.
عجیب بودن، یادرجه فشردگی مدار زمین در طول چرخش خورشید در یک دوره 90800 ساله تغییر می کند. هنگامی که افزایش می یابد، سیاره از ستاره دور می شود و تابش خورشیدی کمتری دریافت می کند و بر این اساس، گرما را دریافت می کند. همچنین دوره هایی وجود دارد که بیشترین شیب زمین با حداکثر خروج از مرکز همزمان است. نتیجه خنک‌سازی جهانی است.
Perihilion و Aphelion
از آنجایی که سیارات منظومه شمسی بر یکدیگر تأثیر متقابل دارند، محور مدار زمین هنگام حرکت به دور خورشید به تدریج در همان جهت حرکت مداری می چرخد. در نتیجه، حضیض جابه جا می شود - نقطه نزدیکترین مدار به ستاره و آفلیون - دورترین نقطه. این پارامترها بر شدت تأثیر تابش خورشیدی تأثیر می گذارد - تابش حرارتی، الکترومغناطیسی، جسمی. از نظر درصد، این نوسانات کوچک هستند، اما بر گرم شدن سطح سیاره تأثیر می‌گذارند.
نجوم، ژئوفیزیک و اقلیم شناسی علومی هستند که با کمک آنها دانشمندان به دنبال برقراری ارتباط بین فعالیت خورشیدی، تغییرات سکولار در میانگین دمای سالانه و به طور کلی آب و هوا و همچنین بین عوامل دیگر هستند. وظیفه آنها نه تنها تعیین الگوهای طبیعی، بلکه پیش بینی تغییرات آینده است که می تواند به طور قابل توجهی بر زندگی انسان تأثیر بگذارد.
دوره های میلانکوویچ چیست؟
آب و هوای زمین تحت تأثیر عوامل انسانی و غیر انسانی در حال تغییر است. گروه دوم شامل حرکات تکتونیکی صفحات لیتوسفر است.نوسانات در تابش خورشیدی، فعالیت های آتشفشانی، و چرخه میلانکوویچ. آنها تأثیر تغییرات در حرکات سیاره را بر آب و هوا توصیف می کنند.
در سال 1939، میلانکوویچ برای اولین بار فرضیه ای در مورد وابستگی چرخه ای عصر یخبندان در طول 500 هزار سال گذشته مطرح کرد. وی دینامیک تغییرات تابش خورشیدی را که از تابش الکترومغناطیسی و جسمی تشکیل شده است محاسبه کرد و علت یخبندان در دوران پلیستوسن را توضیح داد. به نظر او، این شامل تغییر پارامترهای مدار سیاره - خروج از مرکز، زاویه تمایل محور و موقعیت حضیض است. طبق فرضیه های نظریه او، یخبندان های ناشی از این عوامل در فواصل زمانی کوتاه تکرار می شوند و قابل پیش بینی هستند.
فرضیه او با این فرض ساخته شد که جو سیاره شفاف است. انواع تابش خورشیدی (تابش نور) توسط وی برای عرض جغرافیایی 65 درجه شمالی محاسبه شد. بخش‌های به‌دست‌آمده در نمودار تابش، مربوط به چهار یخبندان، به خوبی با طرح یخبندان آلپ، ساخته شده توسط دانشمندان آلمانی A. Penk و E. Brückner همبستگی خوبی داشتند.
عوامل اصلی و عصر یخبندان
طبق نظریه میلانکوویچ، سه عامل اصلی مداری ذکر شده در بالا معمولاً باید در جهات مختلف عمل کنند تا اثر آنها با هم جمع نشود. عصر یخبندان بعدی زمانی فرا می رسد که آنها با هم جمع می شوند و یکدیگر را تقویت می کنند.
هر یک از آنها تأثیر خورشید بر زمین را بر میزان تابش خورشیدی دریافتی توسط افراد مختلف تعیین می کند.مناطق سیاره اگر در نیمکره شمالی، جایی که بخش عمده ای از یخچال های طبیعی در آن متمرکز شده اند، کاهش یابد، هر ساله برف بیشتری روی سطح جمع می شود. افزایش پوشش برف باعث افزایش انعکاس نور خورشید می شود که به نوبه خود به خنک شدن بیشتر سیاره کمک می کند.
این روند به تدریج در حال افزایش است، خنک شدن جهانی آغاز می شود، عصر یخبندان دیگری آغاز می شود. در پایان چنین چرخه ای، پدیده معکوس مشاهده می شود. طبق داده های علمی، اوج سرد شدن در آخرین عصر یخبندان تقریباً 18000 سال پیش بود.
تأثیر سبقت
دانشمندان بر این باورند که چرخه تقدیمی در یخبندان های نیمکره شمالی بارزتر است. اکنون در دوره بین یخبندان است که در حدود 9-10 هزار سال به پایان می رسد. در هزاره های آینده، سطح دریا ممکن است به دلیل ذوب شدن یخچال های طبیعی به افزایش ادامه دهد. و اول از همه، این به صفحه یخی گرینلند مربوط می شود - دومین صفحه بزرگ بعد از قطب جنوب.
در نیمکره جنوبی، برعکس، در حال حاضر دوره "یخبندان" مشاهده می شود، اما از آنجایی که در اینجا زمین بسیار کمتری نسبت به شمال وجود دارد، این پدیده چندان درخشان به نظر نمی رسد.
اگر روز انقلاب زمستانی روی آفلیون بیفتد (یعنی شیب محور چرخش سیاره در جهت خورشید حداکثر باشد)، زمستان طولانی تر و سردتر و تابستان گرم و کوتاه خواهد بود.. برعکس، در نیمکره مخالف، یک تابستان خنک طولانی و یک زمستان گرم کوتاه وجود دارد. تفاوت در طول مدت این فصول هر چه بیشتر محسوس است، بیشتر استگریز از مرکز مداری.
Nutation
Nutation با نوسانات کوتاه مدت بیشتری در موقعیت محور زمین همراه است. بزرگترین قدر دامنه 18.6 سال است.
Nutation منجر به تغییر در تضادهای فصلی تابش خورشیدی می شود، اما مقدار سالانه آن ثابت می ماند. افزایش تابش نور در تابستان (هوای گرمتر و خشک تر) با کاهش آن در زمستان جبران می شود.
تغییر شکل مداری
فاصله زمین تا خورشید به کشیدگی مدار سیاره بستگی دارد. تفاوت بین نقاط افراطی 4.7 میلیون کیلومتر است. در عصر خروج از مرکز کوچک، سیاره تابش خورشیدی بیشتری دریافت می‌کند، مرزهای بالایی جو بیشتر گرم می‌شوند و بالعکس.
گریز از مرکز، کل تابش خورشیدی سالانه را تغییر می دهد، اما این تفاوت اندک است. در طول میلیون سال گذشته، از 0.2٪ تجاوز نکرده است. بیشترین تأثیر زمانی رخ می دهد که حداکثر گریز از مرکز با بیشترین تمایل محور خود زمین منطبق باشد.
تاریخچه تغییرات آب و هوایی زمین
روش های تحقیقاتی مدرن ژئوفیزیک به ما این امکان را می دهد که دریابیم آب و هوای سیاره ما صدها هزار سال پیش چگونه بوده است. دما به طور غیر مستقیم با تعداد ایزوتوپ های هیدروژن و اکسیژن سنگین تخمین زده می شود. نرخ گرمایش جهانی در حال حاضر حدود 1 درجه در سال است.
در 400000 سال گذشته، 4 عصر یخبندان درزمین. گرمایش شدید که حدود 12 هزار سال پیش آغاز شد، منجر به افزایش 50 تا 100 متری سطح اقیانوس ها شد. شاید این پدیده در کتاب مقدس به عنوان سیل توصیف شده باشد.
گرمایش در دوران مدرن با میانگین نوسانات دمایی سالانه ۲ تا ۳ درجه همراه است. در وابستگی های ساخته شده، جهش هایی در دمای سطح سیاره مشاهده می شود که مدت آن بیش از 1000 سال نیست. نوسانات در یک چرخه کوچکتر وجود دارد - هر 100-200 سال 1-2 درجه. همانطور که دانشمندان پیشنهاد می کنند، این به دلیل نوسانات در میزان متان و دی اکسید کربن در جو است.
ایرادات نظریه
در دهه 60 و 70. در قرن بیستم، دانشمندان داده های تجربی و محاسبه شده جدیدی را به دست آوردند که از مفهوم چرخه های میلانکوویچ متفاوت بود. دارای تناقضات زیر است:
- جو زمین همیشه به اندازه اکنون شفاف نبوده است. این توسط مطالعات یخ در گرینلند و قطب جنوب تایید شده است. مقدار زیادی گرد و غبار که احتمالاً با فعالیت فعال آتشفشانی مرتبط است، گرمای خورشیدی را منعکس می کند. در نتیجه، سطح سیاره سرد شد.
- طبق نظریه میلانکوویچ، یخبندان در گرینلند و قطب جنوب در دوره های زمانی مختلف رخ داده اند، اما این با داده های دیرینه شناسی در تضاد است.
- سردهای جهانی باید در فواصل تقریباً مساوی تکرار شوند، اما در واقع در دوره مزوزوئیک و ترشیاری نبودند و در کواترنر یکی پس از دیگری دنبال شدند.
ایراد اصلی این نظریه این است کهاین تنها بر اساس عوامل نجومی، یعنی تغییر در حرکت زمین است. در واقعیت، دلایل زیادی وجود دارد: تغییرات در میدان ژئومغناطیسی، وجود بازخوردهای متعدد در سیستم آب و هوایی (مکانیسم پاسخ تشدید که در پاسخ به اثرات مداری رخ می دهد)، فعالیت زمین ساختی (آتشفشان، فعالیت لرزه ای) و در اخیر. قرن ها، مؤلفه انسان زایی، یعنی تأثیر فعالیت اقتصادی انسان بر طبیعت.
