Astrofizicianul sârb Milutin Milankovitch (1879-1958) este recunoscut pentru dezvoltarea uneia dintre cele mai importante teorii legate de mișcările Pământului și schimbarea climei pe termen lung. Acesta s-a născut în 1879, în comuna Dalj.
Dalj era pe atunci parte a Imperiului Austro-Ungar, iar astăzi este localizat în Croația. Milankovitch a urmat cursurile Institutului de Tehnologie din Viena, absolvind în 1904 cu un doctorat în științe tehnice. După o scurtă ocupare a poziție de inginer șef pentru o firmă de construcții, a acceptat un post la facultate în domeniul matematicilor aplicate, în cadrul Universității din Belgrad, în 1909, post pe care l-a ocupat pentru tot restul vieții sale.
Milankovitch și-a dedicat cariera spre dezvoltarea unei teorii matematice a climei bazată pe variația radiațiilor solare primite de Pământ, în funcție de anotimpuri sau de latitudine. Cunoscută sub numele de Teoria Milankovitch, ea susține că pe măsură ce Pământul circulă prin spațiu, rotindu-se în jurul Soarelui, variații ciclice ale unor 3 elemente din axa geometrică Soare-Pământ se combină pentru a produce variații ale cantității de energie care ajunge pe Pământ:
- variații ale excentricității orbitale a Pământului – forma orbitei din jurul Soarelui;
- modificări de înclinație – modificări ale unghiului format între axa Pământului și planul orbitei acestuia;
- precesiune – modificarea direcției axei de rotație a Pământului (spre exemplu, axa de rotație se comportă ca și axa de rotație a unui titirez la momentul încetinirii); astfel este conturat un cerc pe sfera celestă de-a lungul unei perioade de timp.
Împreună, aceste perioade de mișcări orbitale au devenit cunoscute sub numele de cicluri Milankovitch.
Variații orbitale
Modificări ale excentricității orbitale afectează distanța Pământ-Soare. În prezent există o diferență de numai 3 procente (5 milioane de kilometri) între cel mai apropiat punct (periheliu), care se atinge pe aproximativ 3 ianuarie și cel mai depărtat punct (afeliu), care este atins în jurul datei de 4 iulie. Această diferență de distanță se însumează la o creștere de circa 6 procente a cantității de radiații solare primite de Pământ (iradiere) din iulie până în ianuarie. Forma orbitei Pământului se modifică de la eliptică (excentricitate ridicată) la aproape circulară (excentricitate scăzută), într-un ciclu care durează între 90000 și 100.000 de ani. Când orbita este eliptică, cantitatea de radiații primite de Pământ la periheliu este de mai ridicată cu 20% sau 30% decât la afeliu, rezultând într-o diferență substanțială a climatului comparativ cu cel actual.
Excentricitatea orbitei Pământului se modifică încet în timp, de la aproape 0 până la 0.07. Pe măsură ce orbita devine din ce în ce mai excentrică (ovală), diferența dintre Soare și Pământ la periheliu (punctul în care cele 2 corpuri celeste sunt cel mai apropiate) și afeliu (punctul în care sunt cel mai depărtate) se mărește. A se nota că Soarele nu este în centrul orbitei eliptice a Pământului, situându-se, mai curând, în unul din punctele focale.
Înclinație (modificare în deviația axială)
Pe măsură ce deviația axială se mărește, contrastul dintre anotimpuri se mărește, astfel că iernile sunt mai geroase, iar verile mai toride, în ambele emisfere. În prezent, axa Pământului este înclinată cu 23.5 grade față de planul orbitei Pământului in jurul Soarelui. Dar această înclinație se modifică. În timpul unui ciclu, care durează aproximativ 40000 de ani, deviația axială variază între 22.1 și 24.5 grade. Datorită modificărilor înclinației, anotimpurile cum le știm astăzi vor deveni mai acute. O înclinație mai mare înseamnă anotimpuri mai severe (veri mai călduroase și ierni mai reci); o înclinație mai mică înseamnă anotimpuri mai blânde (veri cu brize răcoroase și ierni cu temperaturi mai ridicate). Despre verile mai răcoroase se crede că permit zăpezii și gheții să dureze de la un an la altul la altitudini ridicate, constituindu-se, eventual, în bucăți masive de gheață. De asemenea există feedbackuri pozitive și din partea sistemului climatic, deoarece o Terra acoperită cu mai multă zăpadă, reflectă mai multe energie solară înapoi în spațiu, cauzând o răcire adițională.
Modificarea deviației axei Pământului (înclinație), are efecte asupra magnitudinii schimbărilor climatice. La deviații mai mari, anotimpurile sunt mai extreme, însă la deviații mai mici, ele sunt mai blânde. Deviația axială curentă este de 23.5 grade.
Precesiune
Modificările precesiunii axiale schimbă datele periheliului și afeliului, mărind astfel contrastul anotimpurilor într-o emisferă și micșorând contrastul anotimpurilor în cealaltă emisferă.
Precesiunea (modificarea orientării axei rotaționale a Pământului) alterează orientarea Pământului, în concordanță cu periheliul și afeliul. Dacă o emisferă este îndreptată către Soare, la periheliu, acea emisferă va fi în poziție opusă la afeliu, iar diferențele dintre anotimpuri vor fi mai extreme. Acest efect asupra anotimpurilor este inversat pentru cealaltă emisferă. În prezent, vara în emisfera nordică are loc în apropiere de afeliu.
Teoria Milankovitch
Utilizând aceste 3 variații orbitale, Milankovitch a fost capabil de a formula un model matematic comprehensiv pe baza căruia a calculat diferențele latitudinale dintre expunerea la Soare a Pământului și temperatura corespunzătoare de la suprafața sa, pentru 600000 de ani înainte de anul 1800. Apoi, a încercat corelarea acestor modificări cu venirea și retragerea Erelor Glaciare. Pentru aceasta, Milankovitch a presupus că modificările de radiații a unor latitudini și sezoane sunt mult mai importante în creșterea și dezintegrarea stratului de gheață decât în alte domenii. Apoi, la sugestia climatologului german Vladimir Koppen, Milankovitch a ales radiațiile solare la 65 grade nord, ca fiind cel mai important anotimp și latitudine pentru modelare, argumentând că straturi mari de gheață se creează în apropierea acestei latitudini și că verile mai răcoroase ar putea reduce topirea zăpezilor vara, conducând la o cantitate de zăpadă și o creștere a stratului de gheață pozitive.
Aceste grafice indică valorile calculate pentru 300.000 de ani de variații orbitale. Linia marcată cu „0” reprezintă ziua curentă, în timp ce aceea marcată cu „-200” indică perioada de acum 200000 de ani și cea cu „100” indică perioada de peste 100000 de ani de acum. Milankovitch a observat că aceste cicluri ale mecanicii orbitale corespund mai multor indicatori ai schimbărilor climatice din trecut, cum ar fi Erele Glaciare.
Cu toate acestea, pentru aproximativ 50 de ani teoria lui Milankovitch a fost ignorată complet. Apoi, în 1976, un studiu publicat în jurnalul „Science” prezenta examinarea nucleelor sedimentare aflate la mare adâncime în oceane și afirma că teoria lui Milankovitch corespunde perioadelor cu schimbări climatice. În mod precis, autorii au reușit să descopere momentul atingerii recordului la schimbări de temperatură, datându-l acum 450.000 de ani și au aflat că variațiile majore ale climatului sunt în legătură strânsă cu modificările geometriei orbitei Pământului (excentricitate, înclinație și precesiune). Într-adevăr, erele glaciare au avut loc când Pământul trecea prin diferite stagii de variații orbitale.
Din momentul publicării acestui studiu, National Research Council of the U.S. National Academy of Sciences a SUA a adoptat modelul Ciclului lui Milankovitch.
„...variațiile orbitale rămân mecanismul, cel mai minuțios studiat, al schimbărilor climatice pe scări de timp de la zeci la mii de ani și sunt de departe cel mai elocvent caz de efect direct al modificării nivelului de radiații solare în atmosfera Pământului.” (Consiliul Național de Cercetare, 1982)
Textul este traducerea articolului Milutin Milankovitch.
Traducere: Trican Georgiana
