Milankovitch-Zyklen Wie Erde und Sonne interagieren

Obwohl wir alle wissen, dass die Erdachse in einem Winkel von 23,45 ° auf den Nordstern (Polaris) zeigt und dass die Erde ungefähr 91 bis 94 Millionen Meilen von der Sonne entfernt ist, sind diese Tatsachen nicht absolut oder konstant. Die Wechselwirkung zwischen Erde und Sonne, die als Umlaufbahnvariation bekannt ist, hat sich im Laufe der 4,6 Milliarden Jahre alten Geschichte unseres Planeten verändert.

Exzentrizität

Exzentrizität ist die Veränderung der Erdumlaufbahn um die Sonne. Derzeit ist die Umlaufbahn unseres Planeten fast ein perfekter Kreis. Zwischen dem Zeitpunkt, an dem wir der Sonne am nächsten sind (Perihel) und dem Zeitpunkt, an dem wir am weitesten von der Sonne entfernt sind (Aphel), besteht ein Abstand von nur etwa 3%. Das Perihel kommt am 3. Januar vor und zu diesem Zeitpunkt ist die Erde 91,4 Millionen Meilen von der Sonne entfernt. Bei Aphelion, 4. Juli, ist die Erde 94,5 Millionen Meilen von der Sonne entfernt.

In einem Zyklus von 95.000 Jahren ändert sich die Erdumlaufbahn um die Sonne von einer dünnen Ellipse (oval) zu einem Kreis und wieder zurück. Wenn die Umlaufbahn um die Sonne am elliptischsten ist, gibt es einen größeren Unterschied in der Entfernung zwischen Erde und Sonne bei Perihel und Aphel. Obwohl der derzeitige Abstand von drei Millionen Meilen die Menge der Sonnenenergie, die wir erhalten, nicht wesentlich verändert, würde ein größerer Unterschied die Menge der Sonnenenergie verändern und das Perihel zu einer viel wärmeren Jahreszeit machen als das Aphel.

Schuld

In einem Zyklus von 42.000 Jahren wackelt die Erde und der Winkel der Achse zur Rotationsebene um die Sonne variiert zwischen 22,1 ° und 24,5 °. Ein kleinerer Winkel als unser aktueller Wert von 23,45 ° bedeutet weniger saisonale Unterschiede zwischen der nördlichen und der südlichen Hemisphäre, während ein größerer Winkel größere saisonale Unterschiede bedeutet (d. H. Ein wärmerer Sommer und ein kühlerer Winter)..

Präzession

In 12.000 Jahren wird die nördliche Hemisphäre Sommer im Dezember und Winter im Juni erleben, weil die Erdachse auf den Stern Vega anstatt auf dessen gegenwärtige Ausrichtung mit dem Nordstern oder der Polaris zeigt. Diese jahreszeitliche Umkehrung wird nicht plötzlich eintreten, aber die Jahreszeiten werden sich im Laufe von Tausenden von Jahren allmählich verschieben.

Milankovitch Cycles

Der Astronom Milutin Milankovitch entwickelte die mathematischen Formeln, auf denen diese Bahnvariationen basieren. Er stellte die Hypothese auf, dass einige Teile der zyklischen Variationen, wenn sie gleichzeitig auftreten, für wesentliche Veränderungen des Erdklimas (sogar der Eiszeiten) verantwortlich sind. Milankovitch schätzte die Klimaschwankungen in den letzten 450.000 Jahren und beschrieb kalte und warme Perioden. Obwohl er seine Arbeit in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts verrichtete, wurden Milankovichs Ergebnisse erst in den 1970er Jahren bewiesen.

Eine 1976 in der Zeitschrift veröffentlichte Studie Wissenschaft untersuchten Sedimentkerne in der Tiefsee und stellten fest, dass Milankovitchs Theorie Perioden des Klimawandels entsprach. In der Tat hatten Eiszeiten stattgefunden, als die Erde verschiedene Stadien der Umlaufbahnvariation durchlief.

Quellen

• Hays, J. D. John Imbrie und N. J. Shackleton. "Variationen in der Erdumlaufbahn: Schrittmacher des Eiszeitalters." Wissenschaft. Band 194, Nummer 4270 (1976). 1121-1132.
• Lutgens, Frederick K. und Edward J. Tarbuck. Die Atmosphäre: Eine Einführung in die Meteorologie.