Циклы Миланковича

Диаграмма составляющих эффектов циклов Миланковича во времени

Ци́клы Мила́нковича (названы в честь сербского астрофизика Милутина Миланковича) — колебания достигающего Земли количества солнечного света и солнечной радиации в зависимости от изменений положения оси Земли и её орбиты. В значительной мере циклы Миланковича объясняют происходящие на Земле на сверхдлительных временных промежутках (от десяти до ста тысяч лет) естественные изменения климата и играют большую роль в климатологии и палеоклиматологии. В то же время циклы Миланковича никак не связаны и не объясняют нынешние темпы глобального потепления, более того, подспудно подтверждают его наличие, так как в текущей конфигурации циклов Земля за последний век должна была бы медленно остужаться, но наблюдается обратное.

Факторы, приводящие к возникновению циклов Миланковича

Циклы Миланковича в соответствии с моделью VSOP.
На графике показаны изменения пяти величин:

  Наклон оси вращения (ε)

  Эксцентриситет орбиты (e)

  Долгота перигелия ( sin(ϖ) )

  Коэффициент прецессии ( e sin(ϖ) )

  Среднесуточная инсоляция в верхней части атмосферы в день летнего солнцестояния на 65° с.ш. ([math]\displaystyle{ \overline{Q}^{\mathrm{day} } }[/math])

Коэффициент прецессии и наклон оси определяют инсоляцию на каждой широте.
Океанские отложения и толщи антарктического льда фиксируют уровень и температуру древнего моря:

  Содержание ¹⁸O в фораминиферах

  Изменение температуры по данным анализа керна льда со станции Восток в Антарктиде.

Вертикальная серая линия показывает настоящее

Циклы Миланковича описывают периодически возникающие отклонения инсоляции полушарий от средней за большой период времени в пределах от 5 до 10 процентов. Причиной этих отклонений от средней интенсивности солнечного излучения на Земле являются следующие эффекты:

• Лунно-солнечная прецессия: поворот земной оси с периодом около 25 765 лет, в результате которого меняется сезонная амплитуда интенсивности солнечного потока на северном и южном полушариях Земли;
• Долгопериодические (так называемые вековые) колебания угла наклона земной оси к плоскости её орбиты с периодом около 41 000 лет, вызванные возмущающим действием других планет;
• Долгопериодические колебания эксцентриситета орбиты Земли с периодом около 93 000 лет.
• Перемещение перигелия орбиты Земли и восходящего узла орбиты с периодом соответственно 10 и 26 тысяч лет.

Поскольку описанные эффекты являются периодическими с некратным периодом, регулярно возникают достаточно продолжительные эпохи, когда они оказывают кумулятивное влияние, усиливая друг друга. Циклы Миланковича обычно используются для объяснения климатического оптимума голоцена. Дальнейшее развитие Циклы Миланковича получили в Солярной теории климата.

Эпохи, способствующие возникновению оледенения

Это эпохи, когда происходит сочетание следующих факторов:

• Эксцентриситет орбиты Земли достигает умеренных и высоких значений;
• Дата прохождения Землёй перигелия близка к дате зимнего солнцестояния в северном полушарии.

При таком сочетании Земля движется по удалённой части своей орбиты тогда, когда в северном полушарии лето. В результате лето северного полушария становится более длительным (интервал между датами весеннего и осеннего равноденствия становится больше полугода, так как орбитальная скорость Земли при движении по удалённой части эллиптической орбиты становится меньше средней) и прохладным (расстояние от Земли до Солнца больше среднего), что является фактором, способствующим росту оледенения. Миланкович писал: «Не суровая зима, но прохладное лето способствует надвиганию ледников».

Эпохи, способствующие потеплению

Спустя примерно 11 тысяч лет с перигелием совпадает момент летнего солнцестояния, а эксцентриситет не успевает существенно измениться. Теперь лето в северном полушарии становится коротким и жарким, что ведёт к уменьшению ледникового покрова. При этом в южном полушарии устанавливаются условия, способствующие оледенению. Но там почти нет суши в умеренных и субантарктических широтах, где могли бы увеличиваться ледники. В целом по Земле площадь ледников сокращается, альбедо планеты сокращается, среднегодовая температура растёт.

Ситуация в настоящее время

Изменения температуры в голоцене по различным реконструкциям (цветные линии) и их среднее значение (чёрная линия). На вставке показаны последние 2000 лет

В нынешнюю эпоху разница между зимним солнцестоянием (21 декабря) и прохождением перигелия (3 января) составляет всего 13 дней, но эксцентриситет сейчас равен 0,0167, что существенно меньше среднего (максимальное значение 0,0658), и продолжает уменьшаться. В связи с этим сезонные колебания орбитальной скорости Земли и расстояния до Солнца невелики, и вносимые ими сезонные изменения приходящей к Земле солнечной энергии незначительны.

Прогноз

В настоящее время Земля переживает пик температуры — межледниковье — один из самых тёплых за последний миллион лет. Подобный пик с аналогичными значениями можно видеть 400 тыс. лет назад.

Хотя периоды межледниковья продолжаются от 10 до 30 тыс. лет, климатический оптимум держится всего несколько столетий. Вполне возможно, он уже закончился вместе со Средневековым климатическим оптимумом.

См. также

• Циклы Бонда
• Осцилляции Дансгора-Эшгера
• Последняя ледниковая эпоха
• Ледниковая эпоха
• Последний ледниковый максимум
• Схема Блитта — Сернандера
• Массовое вымирание
• Нутация
• Прецессия

Ссылки

• Циклы Миланковича (неопр.). Элементы. Дата обращения: 14 декабря 2012. Архивировано 30 мая 2012 года.

Литература

• Бялко А.В. Наша планета — Земля. — М.: «Наука», 1983. — С. 192—199. — 208 с.