מחזורי מילנקוביץ' הם אחת התיאוריות שבאמצעותן ניסו מדענים להסביר את קיומם של קרחונים בהיסטוריה של כדור הארץ. השערה זו נקראת גם מסלולית או אסטרונומית. הוא קיבל את שמו ממדען האקלים היוגוסלבי מילוטין מילנקוביץ'. למרות המספר הרב של הסתירות בתיאוריה זו, היא היוותה את הבסיס לפליאוקלימטולוגיה המודרנית.
תנועת כדור הארץ
כפי שאתם יודעים, כדור הארץ סובב סביב השמש במסלול אליפטי וסביב הציר שלו. האחרון משנה את מיקומו גם בגלל השפעת כוח המשיכה של הירח. לציר כדור הארץ יש זווית נטייה מסוימת, כמו כוכבי לכת אחרים במערכת השמש. זה מתאר חרוט בחלל. השפעה זו נקראת קדנציה. דוגמה טובה לחזות בתכונה זו של תנועת כוכב הלכת היא סיבוב של סביבון.
תקופת המהפכה השלמה סביב ההיקף היא כ-25,800 שנים. גם זווית ההטיה של הציר משתנה בטווח של 22.1-24.5° כל 40,100 שנים. תופעה זו נקראת נוטציה.
אקסצנטריות, אומידת הדחיסה של מסלול כדור הארץ במהלך סיבוב השמש משתנה לאורך תקופה של 90,800 שנים. כאשר הוא מתגבר, כוכב הלכת מתרחק מהכוכב ומקבל פחות קרינת שמש, ובהתאם, חום. יש גם תקופות שבהן המדרון הגדול ביותר של כדור הארץ עולה בקנה אחד עם האקסצנטריות המרבית. התוצאה היא קירור גלובלי.
Perihilion and Aphelion
מכיוון שלכוכבי הלכת של מערכת השמש יש השפעה הדדית זה על זה, ציר מסלול כדור הארץ כאשר הוא נע סביב השמש מסתובב בהדרגה באותו כיוון של תנועת המסלול. כתוצאה מכך, הפריהליון מוזז - נקודת המסלול הקרובה ביותר לכוכב והאפליון - הנקודה הרחוקה ביותר. פרמטרים אלו משפיעים על עוצמת ההשפעה של קרינת השמש - קרינה תרמית, אלקטרומגנטית, קורפוסקולרית. באחוזים, התנודות הללו קטנות, אך הן משפיעות על חימום פני השטח של כדור הארץ.
אסטרונומיה, גיאופיזיקה ואקלימטולוגיה הם המדעים שבעזרתם מבקשים מדענים לבסס את הקשר בין פעילות השמש, שינויים חילוניים בטמפרטורה השנתית הממוצעת ובאקלים בכלל, וכן בין גורמים נוספים. המשימה שלהם היא לא רק לקבוע דפוסים טבעיים, אלא גם לחזות שינויים עתידיים שיכולים להשפיע באופן משמעותי על חיי אדם.
מהם מחזורי מילנקוביץ'?
האקלים של כדור הארץ משתנה בהשפעת גורמים אנתרופוגניים ולא אנתרופוגניים. הקבוצה השנייה כוללת תנועות טקטוניות של לוחות ליתוספריים,תנודות בקרינת השמש, פעילות וולקנית ומחזורי מילנקוביץ'. הם מתארים את ההשפעה של שינויים בתנועות כוכב הלכת על האקלים שלו.
בשנת 1939, מילנקוביץ' העלה לראשונה השערה לגבי התלות המחזורית של עידני הקרח ב-500 אלף השנים האחרונות. הוא חישב את הדינמיקה של שינויים בקרינת השמש, המורכבת מקרינה אלקטרומגנטית וקורפוסקולרית, והסביר את הסיבה לקרחון בעידן הפלייסטוקן. לדעתו, זה היה מורכב משינוי הפרמטרים של מסלול כוכב הלכת - האקסצנטריות, זווית הנטייה של הציר ומיקום הפריהליון. על פי ההנחות של התיאוריה שלו, קרחונים הנגרמות על ידי גורמים אלה חוזרים על עצמם במרווחים קצרים וניתן לחזות אותם.
ההשערה שלו נבנתה על ההנחה שהאטמוספירה של כוכב הלכת שקופה. גרסאות של קרינת השמש (insolation) חושבו על ידו עבור קו רוחב 65° צפון. החתכים שהתקבלו בדיאגרמת הבידוד, התואמים לארבעה קרחונים, תאמו היטב את שיטת הקרחון האלפיני, שנבנתה על ידי המדענים הגרמנים א. פנק ו-E. ברוקנר.
גורמים עיקריים ותקופות קרח
לפי התיאוריה של מילנקוביץ', שלושת גורמי המסלול העיקריים המפורטים לעיל צריכים בדרך כלל לפעול בכיוונים שונים כדי שהשפעתם לא תתגבר. עידן הקרח הבא מגיע כשהם מצטברים ומחזקים אחד את השני.
כל אחד מהם קובע את השפעת השמש על כדור הארץ, על כמות קרינת השמש שמקבלים שוניםאזורי כדור הארץ. אם הוא פוחת בחצי הכדור הצפוני, שבו מרוכז עיקר הקרחונים, אזי מצטבר יותר ויותר שלג על פני השטח מדי שנה. הגידול בכיסוי השלג מגביר את השתקפות אור השמש, אשר בתורו תורם להתקררות נוספת של כדור הארץ.
תהליך זה מתגבר בהדרגה, מתחיל התקררות עולמית, מתחיל עידן קרח נוסף. בסוף מחזור כזה נצפית תופעה הפוכה. לפי נתונים מדעיים, שיא ההתקררות בעידן הקרח האחרון היה לפני כ-18,000 שנים.
השפעת קדנציה
מדענים מאמינים שהמחזור הקדמוני בולט ביותר בקרחונים בחצי הכדור הצפוני. כעת זה בתקופה הבין-קרחונית, שתסתיים בעוד כ-9-10 אלף שנים. באלפי השנים הקרובות, מפלס הים עשוי להמשיך לעלות עקב הפשרת הקרחונים. וקודם כל, זה נוגע לשטח הקרח של גרינלנד - השני בגודלו אחרי זה האנטארקטי.
בחצי הכדור הדרומי, להיפך, נצפתה כיום עידן ה"קרחון", אבל מכיוון שיש כאן הרבה פחות אדמה מאשר בצפון, התופעה הזו לא נראית כל כך בהירה.
אם יום היפוך החורף יחול על אפליון (כלומר, הטיית ציר הסיבוב של כוכב הלכת בכיוון מהשמש היא מקסימלית), החורף יהיה ארוך וקר יותר, והקיץ - חם וקצר. בחצי הכדור ההפוך, להיפך, יש קיץ קריר ארוך וחורף חם קצר. ההבדלים במשך העונות הללו בולטים יותר, יותראקסצנטריות מסלולית.
Nutation
נוטציה קשורה לתנודות קצרות טווח יותר במיקום ציר כדור הארץ. הגודל הגדול ביותר של המשרעת הוא 18.6 שנים.
תזוזה מובילה לשינוי בניגודים העונתיים של קרינת השמש, אך הכמות השנתית שלה נשארת קבועה. הגידול בבידוד בקיץ (מזג אוויר חם ויבש יותר) מקוזז על ידי הירידה בחורף.
שינוי צורת המסלול
המרחק מכדור הארץ לשמש תלוי בהתארכות מסלול כוכב הלכת. ההפרש בין נקודות הקיצון הוא 4.7 מיליון ק מ. בעידן של אקסצנטריות קטנה, כוכב הלכת מקבל יותר קרינת שמש, הגבולות העליונים של האטמוספירה מתחממים יותר, ולהיפך.
אקסצנטריות משנה את סך קרינת השמש השנתית, אבל ההבדל הזה קטן. במהלך מיליון השנים האחרונות, הוא לא עלה על 0.2%. ההשפעה הגדולה ביותר מתרחשת כאשר האקסצנטריות המקסימלית עולה בקנה אחד עם הנטייה הגדולה ביותר של ציר כדור הארץ עצמו.
היסטוריה של שינויי האקלים בכדור הארץ
שיטות מחקר גיאופיזיות מודרניות מאפשרות לנו לגלות איך היה האקלים על הפלנטה שלנו לפני מאות אלפי שנים. הטמפרטורה נאמדת בעקיפין לפי מספר האיזוטופים של מימן וחמצן כבדים. קצב ההתחממות הגלובלית הוא כיום סביב 1° בשנה.
במהלך 400,000 השנים האחרונות, נרשמו 4 תקופות קרח בכדור הארץ. התחממות חדה, שהחלה לפני כ-12 אלף שנה, הביאה לעליית מפלס האוקיינוס ב-50-100 מ'. אולי תופעה זו תוארה בתנ ך כמבול.
ההתחממות בעידן המודרני מלווה בתנודות טמפרטורה שנתיות ממוצעות של 2-3 מעלות. על התלות הבנויה, מציינים קפיצות בטמפרטורת פני השטח של כדור הארץ, שמשך הזמן אינו עולה על 1000 שנים. יש תנודות במחזור קטן יותר - כל 100-200 שנים ב-1-2 מעלות. כפי שמציעים מדענים, הדבר נובע מתנודות בכמות המתאן והפחמן הדו חמצני באטמוספרה.
פגמי התיאוריה
בשנות ה-60 וה-70. במאה ה-20, מדענים השיגו נתונים ניסיוניים ומחושבים חדשים שהתפצלו מהמושג של מחזורי מילנקוביץ'. הוא מכיל את הסתירות הבאות:
- האווירה של כדור הארץ לא תמיד הייתה שקופה כמו עכשיו. זה מאושר על ידי מחקרים על קרח בגרינלנד ובאנטארקטיקה. כמות גדולה של אבק, הקשורה ככל הנראה לפעילות געשית פעילה, החזירה את חום השמש. כתוצאה מכך, פני כוכב הלכת התקררו.
- לפי התיאוריה של מילנקוביץ', קרחונים בגרינלנד ובאנטארקטיקה התרחשו בתקופות זמן שונות, אך זה עומד בסתירה לנתונים פליאונטולוגיים.
- יש לחזור על התקררות גלובלית במרווחים שווים בקירוב, אבל למעשה הן לא היו בתקופות המזוזואיקון והשלישון, וברבעון הן עקבו בזה אחר זה.
החיסרון העיקרי של התיאוריה הזו הוא זההוא מבוסס רק על גורמים אסטרונומיים, כלומר השינוי בתנועת כדור הארץ. במציאות, ישנן סיבות רבות אחרות: שינויים בשדה הגיאומגנטי, נוכחות של משובים רבים במערכת האקלים (מנגנון תגובת התהודה המתרחשת בתגובה להשפעות מסלוליות), פעילות טקטונית (געש, פעילות סייסמית), ובתקופה האחרונה מאות שנים, המרכיב האנתרופוגני, כלומר השפעת הפעילות הכלכלית האנושית על הטבע.
