Hva er Milankovitch-syklusene?

Milankovitch-syklusene beskriver hvordan relativt små endringer i jordens bevegelse påvirker klodens klima. Syklusene er oppkalt etter Milutin Milankovitch, en serbisk astrofysiker som begynte å undersøke årsaken til jordas gamle istider på begynnelsen av 1900-tallet, ifølge American Museum of Natural History (AMNH).

Jorden opplevde de siste istidene under Pleistocene-epoken, som varte fra 2,6 millioner år siden til 11 700 år siden. I flere tusen år av gangen var selv de mer tempererte regionene i kloden dekket med isbreer og isplater, ifølge University of California Museum of Paleontology.

For å bestemme hvordan Jorden kunne oppleve så store endringer i klima over tid, innlemmet Milankovitch data om variasjonene i jordens posisjon med tidslinjen for istidene under Pleistocene. Han studerte jordens variasjoner de siste 600 000 årene og beregnet de varierende mengder solstråling på grunn av jordas endrede omløpsparametere. Dermed kunne han koble lavere mengder solstråling i de høye nordlige breddegrader til tidligere europeiske istider, ifølge AMNH.

Milankovitchs beregninger og diagrammer, som ble publisert på 1920-tallet og fremdeles brukes i dag for å forstå fortid og fremtidig klima, førte til at han konkluderte med at det er tre forskjellige posisjonssykluser, hver med sin egen sykluslengde, som påvirker klimaet på Jorden: eksentrisiteten til jordens bane, planetens aksiale tilt og svingningen av dens akse.

eksentrisitet

Jorden går i bane rundt solen i en oval form kalt en ellipse, med solen på et av de to brennpunktene (foci). Elliptisitet er et mål på formen til ovalen og er definert av forholdet mellom semiminormaksen (lengden på den korte aksen til ellipsen) og den halve aksen (lengden på den lange aksen til ellipsen), ifølge Swinburne Universitet. En perfekt sirkel, der de to fokusene møtes i sentrum, har en elliptisitet på 0 (lav eksentrisitet), og en ellipse som blir klemt til nesten en rett linje har en eksentrisitet på nesten 1 (høy eksentrisitet).

Jordens bane endrer litt sin eksentrisitet i løpet av 100 000 år fra nesten 0 til 0,07 og tilbake igjen, ifølge NASAs jordobservatorium. Når jordens bane har en høyere eksentrisitet, får planetens overflate 20 til 30 prosent mer solstråling når den er ved perihelion (den korteste avstanden mellom jorden og solen hver bane) enn når den er på aphelion (den største avstanden mellom jorden og sol hver bane). Når jordens bane har en lav eksentrisitet, er det veldig liten forskjell i mengden solstråling som mottas mellom perihelion og aphelion.

I dag er eksentrisiteten til Jordens bane 0,017. Ved perihelion, som forekommer på eller rundt 3. januar hvert år, får jordoverflaten omtrent 6 prosent mer solstråling enn ved aphelion, som oppstår på eller rundt 4. juli..

Aksial tilt

Helningen på jordas akse i forhold til planet for bane er årsaken til at vi opplever årstider. Lite endringer i vippet endrer mengden solstråling som faller på visse steder på jorden, ifølge Indiana University Bloomington. I løpet av rundt 41 000 år varierer vinkelen til jordas akse, også kjent som skråning, mellom 21,5 og 24,5 grader.

Når aksen er på sitt minimale vipp, endres ikke mengden solstråling mye mellom sommer og vinter for store deler av jordoverflaten, og derfor er årstidene mindre alvorlige. Dette betyr at sommeren på polene er kjøligere, noe som gjør at snø og is kan vedvare gjennom sommeren og inn i vinteren, og til slutt bygge seg opp i enorme isark.

I dag vippes jorden 23,5 grader, og avtar sakte, i følge EarthSky.

presesjon

Jorden vingler bare litt mens den snurrer på aksen, på samme måte som når en spinnende topp begynner å avta. Denne vinglingen, kjent som presisjon, er først og fremst forårsaket av tyngdekraften fra solen og månen som trekker på jordas ekvatoriale bule. Surringen endrer ikke helningen på jordas akse, men orienteringen endres. Over cirka 26 000 år vingler jorden rundt i en komplett sirkel, ifølge Washington State University.

Nå, og de siste tusenvis av år, har jordas akse blitt pekt nordover mer eller mindre mot Polaris, også kjent som Nordstjernen. Men jordas gradvise presjonelle vingling betyr at Polaris ikke alltid er Nordstjernen. For rundt 5000 år siden ble Jorden rettet mer mot en annen stjerne, kalt Thubin. Og om cirka 12 000 år vil aksen ha reist litt mer rundt sin presisjonskrets og peke mot Vega, som vil bli den neste Nordstjernen.

Når jorden fullfører en presesjonssyklus, endres planetenes orientering med hensyn til perihelion og aphelion. Hvis en halvkule er rettet mot solen under perihelion (korteste avstand mellom jord og sol), vil den bli spisset bort under aphelion (største avstand mellom jord og sol), og det motsatte er sant for den andre halvkule. Hemisfæren som peker mot solen under perihelion og borte under aphelion opplever mer ekstreme sesongkontraster enn den andre halvkule.

For tiden forekommer den sørlige halvkule sommer nær perihelion og vinter nær aphelion, noe som betyr at den sørlige halvkule opplever mer ekstreme årstider enn den nordlige halvkule.

Ytterligere ressurser:

• Se: Milankovitch Cycles Forklaring på 5 minutter, fra filosofiske undersøkelser.
• Se denne videoen som forklarer for jordens forgang, fra University of Nebraska-Lincoln Astronomiavdelingen.
• Lær mer om Milutin Milankovitch fra NASAs jordobservatorium.