Milankovićovy cykly

Diagram cyklů Milanković, vypočtených za posledních milion let, s cykly precese ( precese ) ^* a sklonu zemské osy ( sklonu ), jakož i výstřednosti v zemské oběžné dráhy ( excentricita ). Kromě toho jsou zaznamenány vypočítané výkyvy v intenzitě slunečního záření  ( sluneční síla ) a také změna chladných a teplých období v mladším pleistocénu  ( fáze zalednění ) stanovená z geologických klimatických proxy .

^* Zde je ve formě takzvaného Präzessionindexu ukázáno , že rozdíly v excentricitě oběžné dráhy jako faktor zahrnují

Přehrát mediální soubor

Animace účinku šikmosti (sklon zemské osy)

Tyto cykly Milankovitch (po srbském matematik Milutin Milankovitch , 1879-1958) je dlouhou periodou změny v globální distribuci na Zemi příchozí slunečního záření na roční fluktuace také. Na oběžné dráhy Země kolem Slunce je precese na Zemi s osou o otáčení a sklonu zemské osy a tím i měnící se úhly dopadu slunečního záření na severní i jižní polokouli podléhají různým orbitálním časových měřítcích s dobou trvání od 25 800 do zhruba 100 000 nebo 405 000 let. Částečně vysvětlují přirozené změny klimatu , zejména během čtvrtohor, a mají proto velký význam v kontextu klimatologie a paleoklimatologie . Milankovićova základní myšlenka byla, že astronomická variabilita slunečního záření na severní polokouli do značné míry určovala růst a tání velkých ledových příkrovů, a tak - pomocí zpětné vazby ledového albeda - vykonávala kontrolní funkci na začátku a na konci různé fáze chladného období. S Milankovićovou teorií tak byl poprvé vytvořen obecně uznávaný vysvětlující model příčiny pleistocénních procesů námrazy.

V paleoklimatologickém výzkumu se Milankovićovy cykly často používají ke klimatickým rekonstrukcím cenozoické éry , například s trvalým vlivem na tvorbu antarktického ledového příkrovu a s tím spojeným začátkem cenozoické doby ledové před 33,9 miliony let . Jejich cyklická změna na synchronní fluktuaci jižní polární ledové pokrývky se také jasně odráží během kvartérní studené fáze. V poslední době se cykly stále častěji používají k analýze výrazných klimatických změn mezozoika a paleozoika , přičemž se bere v úvahu i jejich vývoj ve vzdálené budoucnosti. Stále se však zaměřuje na výzkum nedávné geologické historie, zejména čtvrtohor.

příběh

Přední obálka monografie Kánon záření Země a jeho aplikace na problém doby ledové (Milanković, 1941)

James Croll (fotografie)

Teorie vyvinutá Milankovićem byla založena na předběžné práci britského samouka Jamese Crolla (1821–1890), který v polovině 19. století zkoumal gravitační vliv jiných planet ve sluneční soustavě na parametry oběžné dráhy Země, včetně přidruženého problému doby ledové a jeho závěry v roce 1864 ve Philosophical Magazine publikovány. Crollovy nápady však předběhly dekádu. Teprve práce Milankoviće vytvořila předpoklad, že o možné příčinné souvislosti mezi cykly minulosti a studené dráhy Země a oběžnou dráhou Země se bude diskutovat na širokém vědeckém základě. Milankovitch rozšířil nejen Crollovy výpočty, ale svou teorii doplnil o zásadní složku, a to o zvláštní souhvězdí, kdy má polokoule tak málo slunečního světla, že i v létě dochází k tání sněhu sněhová pokrývka jen částečně nebo vůbec. Na základě těchto znalostí následně své výpočty rozšířil.

Milanković byl ve skutečnosti inženýr specializující se na zpracování betonu, který v tomto ohledu podal několik patentů. Po svém jmenování na Bělehradskou univerzitu v roce 1909 se obrátil na matematické otázky z meteorologie , sférické astronomie , nebeské mechaniky a teoretické fyziky. Poté, co se přestěhoval z Vídně do „provinčního“ Bělehradu, mu to nyní usnadnilo vyučování na univerzitě, která měla nespecializovanou celostní tradici. Zde si uvědomil, že se před ním nepokusilo o žádné obecné vysvětlení problému doby ledové:

Během svého preventivního uvěznění v Rakousku-Uhersku během první světové války se Milanković věnoval astronomickým otázkám nejprve v Osijeku a poté po převozu do Budapešti . V Budapešti mu byl umožněn přístup do knihoven Maďarské akademie věd a Maďarského meteorologického ústavu. Zde se ponořil do tématu klimatu a doby ledové. Jak ostatní před ním poznali, albedo sněhových povrchů má zásadní vliv na odraz slunečního světla, což pomáhá posílit zpětnou vazbu o ledovém albedu . Za těchto podmínek by sněhové pole mohlo v průběhu staletí vyrůst v kontinentální ledové pole. Milanković, povzbuzený německým klimatologem Wladimirem Köppenem , prozkoumal regiony bohaté na ledovcová ložiska mezi 55. a 65. stupněm severní šířky, protože se zde nacházely okraje bývalých kontinentálních ledových příkrovů .

Když chtěl Alfred Wegener , Köppenův zeť, uspořádat během kongresu německých přírodovědců a fyziků v Innsbrucku 25. září 1925 paleoklimatologickou přednášku, přišel i Milanković. Dílo „Klima geologických prehistorických dob“, dokončené Köppenem a Wegenerem v roce 1924, bylo veřejnosti poprvé představeno. Wegener napsal článek představující Milankovićovu metodu a výpočet slunečního záření. Poté, co Köppen a Wegener uvedli ve své knize kapitolu Milankovićovy teorie, stal se ve výzkumných kruzích dobře známým. Milanković vypočítal různé sluneční úhly pro klimaticky citlivé subpolární a boreální zóny, zejména pro letní měsíce. Köppen tyto výpočty porovnal s chronologií minulých ledovcových fází a našel dobrou shodu.

a zobrazovat informace o obrázku

Schéma s „Milankovićovými křivkami“ za posledních 650 000 let z Wegenerovy a Köppenovy knihy Klimate der Geologische Vorzeit (1924). Horní část diagramu ukazuje rekonstruované výkyvy slunečního záření dopadající na zemský povrch ve vyšších severních zeměpisných šířkách. Stupně na souřadnici znamenají „ekvivalenty zeměpisné šířky“ (tj. „Posun“ zeměpisné šířky ve vztahu k současnému času, který odpovídá změně ozáření). Spodní část diagramu ukazuje kolísání parametrů oběžné dráhy Země vypočítané pro toto období.

Barthel Eberl , který v roce 1930 publikoval článek o severoalpských ledovcových hladinách (včetně dunajské doby ledové , shodné se severoněmecko-nizozemským ledovcem Eburon ), došel k překvapivému závěru, že jeho periodizace korelovala s orbitálními časovými měřítky Milutina Milanković. V souladu s teoretickými úvahami a praktickými terénními studiemi to vyústilo v první indikaci Milankovićovy hypotézy doby ledové, která je založena na periodických výkyvech parametrů oběžné dráhy Země.

Ve čtyřicátých letech minulého století Milankovićovy předpoklady přijala řada vědců a také byly publikovány v několika učebnicích klimatu jako vysvětlení periodicity dob ledových. Teorie byla podpořena varvaovými analýzami vřesovišť a fosilních jezer a také jílových jader z nedávných vod, které potvrdily 21-ky cyklus precese zemské osy. Většina geologů nicméně nadále odmítala existenci kosmických „hodin“ pro kolísání zemského klimatu. Svůj pohled odůvodnili sekvencemi koncových morén v mnoha oblastech světa i synchronním výskytem zalednění na jižní a severní polokouli. Naproti tomu Milanković předpokládal pokles slunečního záření na severní polokouli se současným nárůstem na jižní polokouli a naopak. Kromě toho se pochybovalo, že relativně malé změny slunečního záření budou schopny vyvolat tak velké efekty.

Milanković napsal konečnou syntézu své teorie v Kánonu záření Země a její aplikaci na problém doby ledové v němčině. Ve své práci popsal proměnné sluneční záření a vznik studených dob v období od středního pleistocénu do současnosti (asi jeden milion let). Rukopis předal tiskárně v Bělehradě 2. dubna 1941. Po německé invazi do Jugoslávie 6. dubna 1941 byla tiskárna zničena a většina rukopisů byla zničena kromě zcela zachované kopie. Bylo to díky reputaci Milankoviće, že mu dva vojáci wehrmachtu, kteří požádali o přístup do jeho domu 15. května 1941 , chtěli poslat pozdrav od svého profesora geologie Wolfganga Soergela ve Freiburgu, zastánce Milankovićových tezí. Milanković předal neporušený rukopis knihy vojákům za předání Soergelu. Recepce Milankovićových cyklů našla svůj první výraz s pozitivním předmluvou geografa Carla Trolla v Německém meteorologickém časopise na začátku roku 1944. V čísle Geologische Rundschau ze září 1944 napsal Walter Wundt podrobné pojednání o Milankovićově teorii, které bylo srozumitelné i pro nematematiky. Ve stejném čísle geologického přehledu Wilhelm Meinardus důrazně podpořil Milankovićův předpoklad různého slunečního záření. Meinardus byl prvním čtvrtohorním geomorfologem a geografem, který se zavázal k myšlenkám Milankoviće. Protože skupina geografů byla dosud nejostřejšími kritiky jeho teorie, byl to určitý krok vpřed, že začala široká diskuse o mechanismech vzniku ledových dob.

a zobrazovat informace o obrázku

„Milankovičovy křivky“ letního záření ve vyšších severních zeměpisných šířkách („polární kopule“, severní pól až 45 ° severní šířky) za posledních 600 000 let. Čísla na souřadnici odpovídají kanonickým jednotkám záření, jednotce vytvořené Milankovićem, která matematicky úzce souvisí se sluneční konstantou.

Nicméně Milankovićovi bylo odepřeno obecné přijetí jeho teorie až do konce života. Někteří významní geologové jako Albrecht Penck a Richard Foster Flint byli podrážděni Milankovićovými myšlenkami, přičemž Penck se ukázal být jedním z hlavních protivníků a nezměnil názor až do roku 1938. Také Jovan Cvijić , rektor Bělehradské univerzity a vídeňští studenti Penck nerozuměli pozadí Milankovićových časově náročných výpočtů. Flint se také po celá desetiletí držel svého odmítnutí. Přerušil Milankoviće jako předsedu během 4. kongresu INQUA v Římě v roce 1953, kde byla jeho přednáška hlasitě přerušena hekáním. Výsledkem je, že Milanković se vrátil z kongresu viditelně zklamaný a neviděl, jak jeho teorie od poloviny 70. let 20. století našla v paleoklimatologii stále širší přijetí.

Konečný průlom přišel s vývojem a aplikací stratigrafie mořských izotopů kyslíku . Poté, co si Eberl už v roce 1930 všiml, že se periodizace geologických dat a Milankovićův oběžný časový harmonogram pro glaciální úrovně na severním okraji Alp shodují, byl Cesare Emiliani schopen potvrdit globální dopad kolísání oběžné dráhy Země v roce 1950 pomocí ¹⁸ O / ¹⁶ O izotopová analýza rychle rostoucích korálů v Karibiku. To vydláždilo cestu ke klasifikaci a datování geologických nálezů pro dlouhodobé globální výkyvy klimatu na orbitálních časových stupnicích Milanković. Sám Milanković si Emilianiiny práce vůbec nevšiml.

James D. Hays , Nicholas Shackleton a John Imbrie dokázali v zásadním vědeckém článku z roku 1976 (takzvaná studie „Pacemaker“) ukázat, že poměr stabilních izotopů kyslíku ¹⁶ O a ¹⁸ O v mořské vodě závisí na nárůstu nebo zmenšení velkých ledových příkrovů a že tyto výkyvy odpovídají Milankovićovým cyklům za posledních 500 000 let. To změnilo hypotetický charakter orbitální teorie na osvědčené tvrzení, že změny parametrů oběžné dráhy jsou zodpovědné za výskyt pleistocénních glaciálních cyklů. Orbitální teorie tedy prošla prvním geologickým „důkazním testem“. To také vedlo ke změněnému zaměření výzkumu: Zatímco geologické nálezy zpočátku tvořily vodítko pro reprezentaci klimatických periodicit geologické minulosti, „Milankovićova páska“ se nyní vyvinula do závazného standardu pro klasifikaci cyklických klimatických změn ve čtvrtohorách i mimo ně. .

European Geosciences Union (EGU) bylo udělení Milutin-Milanković medaili pro práci v dlouhodobé klimatologických výzkumů od roku 1993. Kromě sira Nicholase J. Shackletona (1999), Johna Imbrieho (2003) a Jamese Hayse (2010), kteří je obdrželi za potvrzení Milankovićových cyklů (1976), byla cena za rok 2019 předána Jacquesovi Laskarovi , který pracuje na teorii od roku 1990 se rozšířil a aplikoval na velké části cenozoické éry .

Aplikace

Milankovićovy cykly se staly nepostradatelným nástrojem pro datování pleistocénních hlubinných sedimentů nebo určování doby sedimentačních rychlostí. Role vnějších kosmických faktorů na pozemských klimatických procesech měla také trvalý vliv na přírodní filozofii , protože do té doby nebyly geologické procesy chápány jako reakce na astronomické síly . Teprve díky Milankovićově práci přišly astronomické veličiny v úvahu jako výchozí body a iniciátory změny klimatu. Skutečnost, že teorie byla přijata se značným zpožděním, byla do značné míry způsobena nedostatkem přesných ověřovacích postupů. Teprve s pokroky v oceánografii a analýze izotopů našla Milankovićova teorie - v jejím časovém vývoji zhruba srovnatelná s představou Alfreda Wegenera o kontinentálním driftu - úplné potvrzení. Ještě před druhou světovou válkou bylo datování dob ledových založeno výhradně na pozemských ložiscích, jak dokumentují zejména Albrecht Penck a Eduard Brückner (ve svém trojdílném standardním díle Die Alpen im Eiszeitalter , 1901 až 1909) prostřednictvím stratigrafického průzkum alpského podhůří formou ledovcové série . Teprve když byla k dispozici spolehlivá metoda pro chronologii čtvrtohor v globálním měřítku s hodnocením hlubinných sedimentů, bylo možné odpovídajícím způsobem upravit regionální alpská data.

Vynikající postavení Milankovićovy teorie v geologii lze nalézt ve standardním časovém měřítku „ SPECMAP “ (SPECtral MApping Project), které umožňuje spolehlivé informace na základě datových sad izotopů kyslíku za posledních 650 000 let (včetně fáze mořského izotopu kyslíku) 16 = MIS 16). Milankovićova teorie byla prvním průkazným vysvětlením existence cyklů studeného věku, přičemž jasně zdůraznila ústřední význam (sub) polárních oblastí severní polokoule pro cyklické změny klimatu.

Dopad na ledové příkrovy a ledovce

I když je účinek orbitálního řízení na globální klima a chladný věk široce uznáván, jeho dopad na dynamiku a expanzi ledových štítů a ledovců je méně jasný. V době ledové měly na globální objem ledu zásadní vliv precesní cykly a sezónní vzorce. Tání ( ablace ) ledovců bylo vyvoláno každým čtvrtým nebo pátým precesním cyklem a bylo do značné míry závislé na letních teplotách. To mělo přímý dopad nejen na tání, ale také na růst ledovců na začátku ledovce. Mnoho ledovcových cyklů s největšími ledovými příkrovy na severní polokouli se shodovalo s nejnižším slunečním zářením na začátku ledovců v interglaciálech a souhlasilo s fázemi izotopů MIS 5d - 2, 6, 8, 12, 14, 16, 20 a 24–22. MIS 18 a 10 byly připraveny solárními údolími, která byla překonána studenými cykly. Skutečnost, že mnoho hlavních chladných období bylo spojeno s minimem slunečního záření na severní polokouli, naznačuje studenou fázi s výrazným ledovcovým růstem na severní polokouli. Přestože je orbitální ovládání zásadním parametrem pro začátek období ledovců, nebylo to pro dynamiku ledovce během glaciálu rozhodující. Naproti tomu kolísání amplitudy vrcholu a údolí na začátku zalednění severní polokoule hrálo primární roli po dobu doby ledové. Na začátku MIS 5d - 2 a MIS 24–22 se absolutní vrchol změnil na údolí slunečního záření. Růst ledu ukázal, že mezi euroasijskými vnitrozemskými ledovci a atlantickými pobřežními oblastmi byl spuštěn proces zpětné vazby, což vedlo ke stále suchším podmínkám. Po počátečním růstu tedy ledové masy ustoupily pod vlivem suchého podnebí, které samy vytvářely, jak se předpokládá u ledovců MIS 24–22, MIS 5d - 2, MIS 23 a MIS 3.

přehled

Na Zemi jsou cykly vyjádřeny jako dlouhodobé změny sluneční konstanty a charakteristik ročních období (extrémnějších nebo mírnějších) ve vyšších zeměpisných šířkách severní a jižní polokoule. Jako nebeská mechanická příčina těchto výkyvů se rozlišují tři překrývající se sekulární změny v parametrech zemské oběžné dráhy a zemské osy :

• Precese , periodicita, která se pohybuje přibližně mezi 19.000 a 24.000 let, a ve kterém dva různé cykly překrývají:
  • precese zemské osy rotace ( „káča“), s cykly 25700 až 25800 let
  • precese apses (perihélia) s cykly 112.000 let
• Variace ekliptického sklonu (úhel sklonu zemské osy) s cyklem 41 000 let
• Změna excentricity (variace délky semiaxů oběžné dráhy Země) s jednoduchým cyklem přibližně 100 000 let, přičemž maximum excentricity se vyskytuje přibližně každých 405 000 let.

V důsledku kolísání excentricity dochází k mírným změnám v množství energie, kterou celá Země každoročně dostává ze slunce (velikost fluktuace asi 0,2%), a v důsledku precese a změny sklonu os jsou značné změny v množství energie, které jsou obě polokoule a zejména jejich vyšší zeměpisné šířky udržovány každoročně (velikost fluktuace na 65 ° severní šířky při letním slunovratu v průměru kolem 28%). V interakci například s distribucí pevninských hmot na zemský povrch nebo na globální hladinu moře, které mají dopad na odrazivost (albedo) zemského povrchu a také se velmi liší v geologických časových obdobích (viz →  kontinentální drift , →  eustasie ), což může vést ke značným výkyvům radiační rovnováhy Země nebo alespoň jedné ze dvou hemisfér, což má odpovídající důsledky pro globální klima.

Z toho lze postulovat následující sekvenci jako základní myšlenku hypotézy v interakci orbitálních sil a glaciálních a interglaciálních cyklů: „Aby mohla nastat doba ledová, je nutné, aby léta na severní polokouli byla dostatečně studená zabránit tání zimní sněhové pokrývky tak, aby v ročním rozpočtu sněhu a ledu zůstalo kladné množství, a následně z rozšíření sněhové pokrývky a nárůstu povrchového albedo vyplývá pozitivní zpětná vazba na ochlazování. “( André Berger , 1993)

Milanković podrobně cykluje

Precese

Schematické znázornění precese zemské osy

Schematická animace apsidové rotace zemské oběžné dráhy (ne v měřítku, excentricita zemské oběžné dráhy a množství rotace na otáčku jsou velmi přehnané)

Zemská osa je skutečně fixována pouze ve středu Země . Mimo střed země popisuje kruhový pohyb s periodou 26 000 let kolem pomyslné kolmé polohy k ekliptické rovině (s rostoucím poloměrem kruhu se zvyšující se vzdáleností od středu země). Takovému „bubnujícímu pohybu“ se říká precese . Příčinou zemské osové precese jsou síly slunce a měsíce na ekvatoriální bouli rotujícího elipsoidu Země , takzvané slapové síly . Přesnost osy znamená, že ke změnám ročních období nedochází vždy ve stejných oběžných bodech elipsy oběžné dráhy Země. To mimo jiné také znamená, že Země prochází čtvrtým cyklem v severním létě a jako čtvrtým cyklem, jak je tomu v současné době, v severní zimě, svůj nejbližší bod ke slunci ( perihelion ). Léta a zimy na severní polokouli jsou tedy v těchto dvou částech cyklu extrémnější a umírněnější.

Cyklus axiální precese je superponován cyklem apsidální precese oběžné dráhy Země, jehož perioda je 112 000 let. Při apsidální precesi zemské dráhy, nazývané také perihelion, se poloosy otáčejí v rovině oběžné dráhy ve směru rotace kolem Slunce. To také ovlivňuje časy změn ročních období vzhledem k pohybu Země na její oběžné dráze a tedy vzhledem k bodu, který je Slunci nejblíže a nejvzdálenější.

Superpozice těchto dvou precesních pohybů má za následek takzvanou tropickou rotaci apsidy , cyklickou změnu polohy jarní rovnodennosti vzhledem k perihelionu. Tropický obrat apsidy odpovídá Milankovićovu cyklu v průměru kolem 21 000 let. Země v současné době míjí svůj perihelion kolem 3. ledna, tj. Uprostřed severní zimy, a jeho aphelion (bod nejvzdálenější od slunce) kolem 5. července. Za 11 000 let bude perihélium procházet v severním létě, takže roční období na severní polokouli pak budou extrémnější než dnes.

„Precese“ ve spojení s Milankovićovými cykly navíc znamená také takzvaný precesní index. Toto je matematický součin apsidální precese a kolísání excentricity oběžné dráhy Země (viz níže ). Cykly excentricity lze vyčíst z jeho následně nekonstantní amplitudy .

Změna sklonu osy

Schematické znázornění variability sklonu zemské osy (ekliptický sklon). Bílá čára je kolmá na rovinu oběžné dráhy Země.

Sklon zemské osy (křivolakost, ekliptika sklon ) vůči kolmici k rovině oběžné dráhy Země periodicky mění mezi 22,1 ° a 24,5 °, s dobu přibližně 41.000 let. Tento efekt vede mimo jiné ke změně maximálního a minimálního úhlu dopadu slunečních paprsků a tím k větším výkyvům intenzity záření ve vyšších zeměpisných šířkách v průběhu roku. Při větším sklonu os jsou zimy ve vyšších zeměpisných šířkách chladnější a léta teplejší než se sklonem nižší osy. Ekliptika má aktuálně 23,43 ° a je zhruba uprostřed mezi extrémními hodnotami. Pomalu klesá a očekává se, že dosáhne svého minima za 8 000 let.

Při nižším sklonu osy jsou zimy ve vyšších zeměpisných šířkách méně závažné, ale ledovce mohou akumulovat větší množství sněhu, protože odpařování nad mořem je vyšší, a proto široce padá sníh tam, kde jsou teploty pod bodem mrazu. V létě je naopak ablace snížena díky nižšímu slunečnímu záření a nižším průměrným teplotám. Pokud člověk ignoruje n astronomické klimatické faktory (viz níže ), jsou předpoklady pro vytvoření kontinentálních ledových příkrovů v důsledku toho příznivější s nízkým sklonem osy než se sklonem vysoké osy. Ve skutečnosti jsou chladná období pleistocénu často ve fázích, pro které byl vypočítán sklon nízké osy, zatímco teplá období korelují s fázemi sklonu vysoké osy.

Změna výstřednosti

Kruhová oběžná dráha s excentricitou 0

Oběžná dráha s excentricitou 0,5

Na zemské oběžné dráze kolem Slunce je elipsa . Výstřednost ukazuje, jak moc se eliptická dráha se odchyluje od kruhové dráhy. Tvar zemské dráhy se pohybuje od téměř kruhového (nízká excentricita 0,0006) po mírně eliptický (vysoká excentricita 0,058). Průměrná excentricita je 0,028. Hlavní složka této odchylky se vyskytuje po dobu 405 000 let (změna excentricity o ± 0,012). Několik dalších parametrů oběžné dráhy Země se mění v cyklech mezi 95 000 a 136 000 lety a volně se spojuje s hlavní složkou v cyklu 100 000 let (variace mezi -0,03 a +0,02).

Aktuální excentricita je 0,0167 (s klesajícím trendem), takže vzdálenost ke slunci se v průběhu roku mění o 3,4%. To odpovídá odchylce v ozáření 6,9%. Pokud je oběžná dráha Země minimálně excentrická, je změna záření jen asi 2%, ale maximálně je to více než 23%. Příčinou těchto variací jsou narušení oběžné dráhy Země jinými planetami sluneční soustavy, především Jupiterem a Saturnem .

Vzhledem ke 2. Keplerovu zákonu trvá revoluce skrz „vzdálenější“ část oběžné dráhy Země kolem Slunce (rychlost aphelionu) déle než přes bližší část, takže Země je méně jasně osvětlená než průměr pro eliptickou oběžnou dráhu ve srovnání na téměř kruhovou oběžnou dráhu. Snížené ozáření je však v průběhu roku více než kompenzováno kvadratickým nárůstem ozáření v blízkosti slunce.

Vzhledem k tomu, že Země je v současné době v zimě na severní polokouli blíže slunci, je pololetí podzim-zima asi o 7 dní kratší než půlrok jaro-léto.

Další efekty a kritické úvahy

Klimatické parametry posledních 420.000 let, určených z ledového jádra analýzy na stanici Vostok v Antarktidě

Jedním z efektů, které Milanković ve svých výpočtech nevzal v úvahu, je periodické naklánění oběžné roviny Země ve srovnání s rovinou Slunce-Jupiter, které je stejně jako ostatní poruchy v zásadě způsobeno Jupiterem a Saturnem. Cyklus přibližně 100 000 let dobře koresponduje s periodicitou studených dob během posledních 700 000 let pleistocénu .

Variace v trvání pleistocénních zaledňovacích cyklů, stanovené z oceánských sedimentů. Všimněte si „skoku“ cykličnosti z 41 000 let na 100 000 let při přibližně 1,2 Ma.

Z paleoklimatologických studií jsou známa různá klimatická období, která se nemusí nutně shodovat s astronomickými cykly. Korelace mezi klimatickými a astronomickými cykly lze také prokázat pro určitá časová období, ale ne se všemi třemi Milankovićovými cykly, ale pouze s jediným. V těchto případech je obtížné stanovit příčinný vztah mezi těmito dvěma. Studie publikovaná v roce 2019 předpokládá výrazné oslabení hluboké cirkulace vody v subpolárních oblastech jižního oceánu jako hlavní příčinu změny cyklu ve středním pleistocénu (od 41 000 do 100 000 let), což má za následek nižší transport oxidu uhličitého z hlubokého moře na hladinu.

Příčiny takovýchto nesrovnalostí jsou v tom, že na globální klima mají vliv i n astronomické faktory, například změny v zemské atmosféře s ohledem na obsah aerosolu a skleníkových plynů (oba ovlivněné vulkanismem ) nebo změny oceánských a vzdušných proudů v průběhu kontinentální drift (otevírání Mořské úžiny, horská formace). Tyto faktory mohou vzájemně komplexně interagovat, stejně jako s astronomickými faktory, s pozitivní i negativní zpětnou vazbou na klima. Tyto složité vzájemné vztahy mohou zajistit, že signál Milanković je někdy v souborech dat pouze nezřetelně nebo vůbec. To platí především pro složky precese a axiálního sklonu , méně však pro dlouhodobé cykly excentricity, které lze podle novějších paleoklimatologických studií prokázat jako stabilní ovlivňující proměnnou na velkých částech fanerozoika . Tímto způsobem bylo možné vysledovat a chronologicky uspořádat hlavní cyklus od 405 000 let do vrchního triasu přibližně před 215 miliony let. Milankovićovým cyklům je rovněž přisuzován významný vliv na klimatické výkyvy, ke kterým dochází v době permokarbonské doby ledové v pozdním karbonu (asi 315 až 299 mya) . Totéž platí pro doby krize spojené s prudkými změnami klimatu a dvěma hromadnými vymíráním v horním devonu . Podle novějších zjištění by navíc pravidelné změny excentricity mohly mít také dopad na uhlíkový cyklus v různých sférách Země .

výhled

Jádrová vrtací jádra z hlubokého moře vykazují klimatické optimum v holocénu zhruba před 8 000 až 6 000 lety, jejichž teplotní hodnoty na globální úrovni byly dosaženy nebo překročeny až v průběhu 21. století. Kvůli poklesu slunečního záření v severních zeměpisných šířkách během letního maxima, spolu s periodicitou Milankovićových cyklů, došlo od té doby k mírnému poklesu průměrování teploty ≈ 0,10 ° C za tisíciletí. Tento trend ochlazování by normálně vyústil v holocénské interglaciály následované novým ledovcem za několik 10 000 let. Zda k této události dojde vypočítaným způsobem nebo zda současná teplá fáze bude trvat dlouhou dobu, závisí do značné míry na tom, do jaké míry se v budoucnosti do atmosféry dostanou antropogenní a přírodní skleníkové plyny .

literatura

• Milanković, M. 1941. „Kánon radiace Země a její aplikace na problém doby ledové“. Královská srbská akademie. (PDF)
• VM Fedorov: Variace slunečního záření Země a její začlenění do fyzikálních a matematických klimatických modelů . In: Physics-Uspekhi . 2019, doi : 10,3367 / UFNe.2017.12.038267 . 

webový odkaz

prameny

1. ^ ^{A b} David Parry Rubincam: Index precese , nelineární model energetické rovnováhy a Seversmith Psychroterms. Technická zpráva NASA, Greenbelt (MD) 2004 ( PDF 2,8 MB)
2. ↑ Milutin Milankovitch. In: Encyclopædia Britannica. Citováno 14. prosince 2015 . 
3. ↑ ^{a b} W. H. Berger (2012): Milankovich Theory - Hits and misses, Scripps Institution of Oceanography, UCSD, La Jolla, Calif. [1]
4. ↑ Ayako Abe-Ouchi, Fuyuki Saito, Kenji Kawamura, Maureen E. Raymo, Jun'ichi Okuno, Kunio Takahashi, Heinz Blatter: 100 000 let ledové cykly řízené slunečním zářením a hystereze ledové pokrývky . In: Příroda . 500, srpen 2013, s. 190-193. doi : 10,1038 / příroda12374 .
5. ↑ Simone Galeotti, Robert DeConto, Timothy Naish, Paolo Stocchi, Fabio Florindo, Mark Pagani, Peter Barrett, Steven M. Bohaty, Luca Lanci, David Pollard, Sonia Sandroni, Franco M. Talarico, James C. Zachos: Variabilita antarktického ledu přes přechod klimatických hranic mezi eocénem a oligocenem . (PDF) In: Věda . 352, č. 6281, duben 2016, s. 76-80. doi : 10,1126 / science.aab0669 .
6. ↑ Natalya Gomez, Michael E. Weber, Peter U. Clark, Jerry X. Mitrovica, Holly K. Han: Antarktická ledová dynamika zesílená silou mořské hladiny na severní polokouli . In: Příroda . 587, listopad 2020, s. 600–604. doi : 10,1038 / s41586-020-2916-2 .
7. ↑ Vladimir I. Davydov, James L. Crowley, Mark D. Schmitz, Vladislav I. Poletaev: High - přesnost U - Pb zirkon stáří kalibrace globální karbonu časovém měřítku a Milankovitch band cyklicita v Donbasu, východní Ukrajině . (PDF) In: Geochemistry, Geophysics, Geosystems . 11, č. 1, únor 2010. doi : 10,1029 / 2009GC002736 .
8. ↑ J. Laskar, F. Joutel, M. Gastineau, ACM Correia, B. Levrard: Dlouhodobé numerické řešení pro množství slunečního záření na Zemi . (PDF) In: Astronomy & Astrophysics . 428, č. 1, prosinec 2004, s. 261-285. doi : 10,1051 / 0004-6361: 20041335 .
9. ↑ Aleksandar Petrović 2009: Revoluce a oslnění Jak Milutin Milanković sestavil skládačku klimatu? Scientific Technical Review, sv. LIX, č. 1, 2009 (PDF)
10. ↑ Tim Flannery 2019: Evropa, prvních 100 milionů let. Suhrkamp, ISBN 978-3-458-17822-4
11. ^ ^{A b} Teorie doby ledové: korespondence mezi Milutinem Milankovićem a Vojislavem Miškovićem. Open Geosciences, číslo 11/1, Natalija Janc, Milivoj B. Gavrilov, Slobodan B. Marković, Vojislava Protić Benišek, Vladimir Benišek, Luka Č. Popović, Nemanja Tomić. Publikováno online: 17. června 2019 , doi: 10.1515 / geo-2019-0021 .
12. ↑ RTS, Kod dva bela Goluba (zvukový soubor: 59 min 37 s)
13. ↑ Tim Flannery 2019: Evropa, prvních 100 milionů let. Suhrkamp, ISBN 978-3-458-17822-4
14. ↑ Walter Wundt 1944: Příčiny doby ledové: Příspěvek prvků oběžné dráhy Země k tvorbě dob ledových. Geological Review, 1944, 34: 713–747 (PDF)
15. ^ Wilhelm Meinardus 1944: O kánonu ozáření Země. Geological Review, 1944, 34: 748–762 (PDF)
16. ↑ Aleksandar Petrovic: Kánon excentricity: Jak Milankovič vybudoval obecnou matematickou teorii na slunečním záření. In: Climate Change: Inferences from Paleoclimate and Regional Aspects edited by André Berger, Fedor Mesinger, Djordje Sijacki (preview in Google Books).
17. ↑ JD Hays, J. Imbrie, NJ Shackleton: Variace na oběžné dráze Země: kardiostimulátor doby ledové . (PDF) In: Věda . 194, č. 4270, prosinec 1976, s. 1121-1132. doi : 10,1126 / věda.194.4270.1121 .
18. ↑ Michael Kotulla: Sekvence sedimentů a jejich interpretace: Cyklostratigrafie a syndrom Milankovitchova cyklu . In: W + W Special Paper . G-15-1. Studijní skupina Slovo a znalosti , 2015, s. 116 , výše ( online jako PDF [přístup 22. prosince 2019]).  K dispozici pod článkem. Studiengemeinschaft Wort und Wissen, přístup 25. prosince 2019 . 
19. ↑ Michael Kotulla 2012: 26ff a 114–116
20. ↑ Michael Kotulla 2012: s. 115
21. ↑ [2]
22. ^ EGU Milutin Milankovic medaile Jacques Laskar
23. ↑ Franck C. Bassinot „SPECMAP“ v „Encyclopedia of Paleoclimatology and Ancient Environments“, 2009, doi: 10.1007 / 978-1-4020-4411-3_212 .
24. ↑ PD Hughes & Jamie Woodward 2018: Globální dynamika ledovce během 100 ka pleistocénních ledovcových cyklů. Quartarnary Research, Volume 90/1, July 2018: 222–243 (PDF)
25. ↑ PD Hughes & Jamie Woodward 2018: Globální dynamika ledovce během 100 ka pleistocénních ledovcových cyklů. Quartarnary Research, Volume 90/1, July 2018: 234 (PDF)
26. ↑ ^{a b} P.D. Hughes & Jamie Woodward 2018: Globální dynamika ledovce během 100 ka pleistocénních ledovcových cyklů. Quartarnary Research, Volume 90/1, July 2018: 235 (PDF)
27. ↑ ^{a b na} základě údajů od Milankovitch Orbital Data Viewer , Denning Research Group, Colorado State University
28. ^ André Berger 1993: Mechanismy zalednění a deglaciace ve spojeném dvourozměrném modelu klimaticko-ledového listu. Journal of Glaciology, 39/131: 45–49 (PDF)
29. ↑ Období Země. (Již není k dispozici online.) In: Portál námořní oceánografie. Archivováno z originálu 1. září 2012 ; přístup 14. prosince 2015 . 
30. ^ Richard A. Muller, Gordon J. MacDonald: Spektrum 100kyr ledového cyklu: Orbitální sklon, ne výstřednost . (PDF) In: PNAS . 94, č. 16, srpen 1997, s. 8329-8334.
31. ^ Adam P. Hasenfratz, Samuel L. Jaccard, Alfredo Martínez-García, Daniel M. Sigman, David A. Hodell, Derek Vance, Stefano M. Bernasconi, Helga (Kikki) F. Kleiven, F. Alexander Haumann, Gerald H. Haug: Doba pobytu povrchových vod jižního oceánu a 100 000 let cyklu doby ledové . In: Věda . 363, č. 6431, březen 2019, s. 1080-1084. doi : 10,1126 / science.aat7067 .
32. ↑ Dennis V. Kent, Paul E. Olsen, Cornelia Rasmussen, Christopher Lepre, Roland Mundil, Randall B. Irmis, George E. Gehrels, Dominique Giesler, John W. Geissman, William G. Parker: Empirický důkaz stability 405 -kiloyear Jupiter -cyklus excentricity Venuše po stovky milionů let . In: PNAS . 115, č. 24, červen 2018, s. 6153–6158. doi : 10,1073 / pnas.1800891115 .
33. ↑ Isabel P. Montañez, Jennifer C. McElwain, Christopher J. Poulsen, Joseph D. White, William A. DiMichele, Jonathan P. Wilson, Galen Griggs, Michael T. Hren: Climate, pCO ₂ and suchrestrial carbon cycle links during late Paleozoické glaciály - interglaciální cykly . (PDF) In: Nature Geoscience . 9, č. 11, listopad 2016, s. 824–828. doi : 10,1038 / ngeo2822 .
34. ↑ David De Vleeschouwer, Micha Rakociński, Grzegorz Racki, David PG Bond, Katarzyna Sobień, Philippe Claeys: Astronomický rytmus pozdně devonské změny klimatu (sekce Kowala, Svatý kříž, Polsko) . (PDF) In: Letters of Earth and Planetary Science . 365, březen 2013, s. 25–37. doi : 10,1016 / j.epsl.2013.01.016 .
35. ↑ Ilja J. Kocken, Margot J. Cramwinckel, Richard E. Zeebe, Jack J. Middelburg, Appy Sluijs: 405 kyr a 2,4 Myr komponenty excentricity v kenozoických záznamech izotopů uhlíku . (PDF) In: Klima minulosti . 15. ledna 2019, s. 91–104. doi : 10,5194 / cp-15-91-2019 .
36. ↑ Thomas Westerhold, Norbert Marwan, Anna Joy Drury, Diederik Liebrand, Claudia Agnini, Eleni Anagnostou, SK Barnet, Steven M. Bohaty, David De Vleeschouwer, Fabio Florindo, Thomas Frederichs, David A. Hodell, Ann E. Holbourn, Dick Kroon , Vittoria Lauretano, Kate Littler, Lucas J. Lourens, Mitchell Lyle, Heiko Pälike, Ursula Röhl, Jun Tian, ​​Roy H. Wilkens, Paul A. Wilson, James C. Zachos: Astronomicky datovaný záznam zemského klimatu a jeho předvídatelnost za posledních 66 milionů let . (PDF) In: Věda . 369, č. 6509, září 2020, s. 1383-1387. doi : 10,1126 / science.aba6853 .
37. ↑ Darrell Kaufman, Nicholas McKay, Cody Routson, Michael Erb, Christoph Dätwyler, Philipp S. Sommer, Oliver Heiri Basil Davis: Holocénní globální střední povrchová teplota, rekonstrukce přístup různých metod . In: Nature Scientific Data . 7. června 2020. doi : 10,1038 / s41597-020-0530-7 .
38. ↑ Peter Marcott, Jeremy D. Shakun, Peter U. Clark, Alan C. Mix: Rekonstrukce regionální a globální teploty za posledních 11 300 let . (PDF) In: Věda . 6124, č. 269, březen 2013, s. 1198-1201. doi : 10,1126 / věda.1228026 .
39. ^ A. Berger, MF Loutre: Výjimečně dlouhá meziledová náskok? . (PDF) In: Věda . 297, č. 5585, srpen 2002. doi : 10,1126 / věda.10761 .
40. ↑ A. Ganopolski, R. Winkelmann, HJ Schellnhuber: Kritická insolace - vztah CO ₂ pro diagnostiku minulého a budoucího glaciálního počátku . In: Příroda . 529, č. 7585, leden 2016, s. 200-203. doi : 10,1038 / příroda16494 .