astronomiczne czynniki zmian klimatu

astronomiczne czynniki zmian klimatu,

parametry orbity ziemskiej: mimośród, nachylenie płaszczyzny równika ziemskiego do płaszczyzny ekliptyki i położenie peryhelium w stosunku do wędrującego po ekliptyce punktu przesilenia wiosennego, warunkujące ilość energii słonecznej docierającej do górnej granicy atmosfery na poszczególnych równoleżnikach i w różnych porach roku.

Ziemia okrąża Słońce po orbicie eliptycznej, której mimośród ulega niewielkim wahaniom o okresie około 100 000 lat. Gdy mimośród jest największy, różnice w ilości energii dopływającej do Ziemi są również największe, gdy mimośród jest mały, orbita jest bliższa kołowej i różnice ilości energii są mniejsze. Oś Ziemi nachylona jest do ekliptyki (płaszczyzny, na której leży orbita Ziemi) pod kątem, którego wartość ulega wahaniom w cyklu 41 000 lat. Kąt ten zmienia się od 21,8° do 24,4° (obecnie wynosi 23,4°). Większe nachylenie osi oznacza, że strefa międzyzwrotnikowa jest szersza, a koła podbiegunowe leżą dalej od biegunów. Rosną wówczas kontrasty termiczne między niskimi a wysokimi szerokościami geograficznymi. Ziemia wiruje wokół swej osi obrotu z okresem 22 000 lat. Oznacza to, że punkty równonocy oraz przesilenia letniego i zimowego wędrują wzdłuż ekliptyki. Ziemia znajduje się w peryhelium (najbliżej Słońca) tuż po przesileniu zimowym — 3 stycznia, a w aphelium (najdalej od Słońca) po przesileniu letnim — 4 lipca. Dlatego obecnie kontrasty termiczne między latem a zimą są na półkuli północnej stosunkowo nieduże, za ok. 11 000 lat będą największe.

Teoria wiążąca okresowe zmiany klimatu z trzema parametrami orbity ziemskiej (zwana teorią Milankovicia) została opublikowana 1909 przez M. Milankovićia; obejmowała wszystkie trzy cykle zmian orbity: mimośrodu, nachylenia osi i wędrówki punktów równonocy. W latach 30. XX w. została uzupełniona o opis zmian insolacji na różnych równoleżnikach, z podkreśleniem roli różnicy temperatury między niskimi a wysokimi szerokościami i zmian sezonowych. Według teorii Milankovicia wzrostowi lądolodu sprzyja sytuacja, w której Ziemia jest bliżej Słońca zimą, a nachylenie osi do płaszczyzny ekliptyki jest małe. Wówczas zima jest dość ciepła, opady śniegu nad biegunami duże, a lato dość chłodne, dzięki czemu cały śnieg nie zdąży się stopić. Gdy Ziemia jest najbliżej Słońca latem i nachylenie osi jest duże, panują dogodne warunki do topienia nagromadzonego lodu i recesji lądolodu.

Do astronomicznych czynników wpływających na klimat należą też zmiany aktywności Słońca, wyrażające się m.in. liczbą plam słonecznych określaną przez tzw. liczbę Wolfa. Zmienia się ona w cyklu około 11-letnim — długość cyklu może zawierać się w granicach od 7 do 14 lat. Liczba plam słonecznych w maksimum cyklu również ulega wahaniom, tym razem w cyklu około 100-letnim. Ponadto, co pewien czas zdarzają się długotrwałe okresy wyjątkowo niskiej aktywności, trwające kilkadziesiąt lat. Ostatni taki stan zwany minimum Maundera zanotowano 1645–1715; pokrywa się on z wyjątkowo chłodnym okresem tzw. małej epoki lodowej.