Cicli di Milanković

I cicli di Milankovitch sono piccoli, lenti ma regolari cambiamenti nell'orbita terrestre intorno al Sole e nell'inclinazione dell'asse terrestre.

Le dinamiche sono complesse. I cambiamenti influenzano l'"insolazione" (luce solare che cade su parti della Terra). Questo porta a cicli di clima sulla Terra, a circa 21.000, 41.000 anni, 100.000 e 400.000 anni. Tutto questo campo è ancora in fase di ricerca attiva.

Usando la matematica applicata, Milanković ha previsto che le variazioni dell'eccentricità, dell'inclinazione assiale e della precessione dell'orbita terrestre causavano i modelli climatici sulla Terra.

Simili teorie astronomiche erano state avanzate nel XIX secolo da Joseph Adhemar, James Croll e altri. Tuttavia, all'inizio non c'erano prove affidabili e datate. La questione non fu risolta fino a quando non furono prese delle carote di oceano profondo e fu pubblicato un articolo su Science nel 1976.

La natura dei sedimenti può variare in modo ciclico, e questi cicli possono essere visualizzati nel record sedimentario. Qui, i cicli possono essere visti nel colore dei diversi stratiZoom
La natura dei sedimenti può variare in modo ciclico, e questi cicli possono essere visualizzati nel record sedimentario. Qui, i cicli possono essere visti nel colore dei diversi strati

I pianeti che orbitano intorno al Sole seguono orbite ellittiche (ovali) che ruotano gradualmente nel tempo (precessione apsidale). L'eccentricità di questa ellisse è esagerata per la visualizzazione.Zoom
I pianeti che orbitano intorno al Sole seguono orbite ellittiche (ovali) che ruotano gradualmente nel tempo (precessione apsidale). L'eccentricità di questa ellisse è esagerata per la visualizzazione.

22,1-24,5° gamma di obliquità della Terra.Zoom
22,1-24,5° gamma di obliquità della Terra.

Movimento precessionale.Zoom
Movimento precessionale.

I cicli

Forma orbitale (eccentricità)

L'orbita terrestre è un'ellisse. L'eccentricità è una misura dell'allontanamento di questa ellisse dalla circolarità. La forma dell'orbita terrestre varia nel tempo tra quasi circolare e leggermente ellittica.

Inclinazione assiale (obliquità)

L'angolo di inclinazione assiale della Terra varia rispetto al piano dell'eclittica, perché le perturbazioni di altri pianeti spostano l'orbita della Terra.

Quando l'obliquità aumenta, le estati in entrambi gli emisferi ricevono più calore e luce dal Sole, e gli inverni meno. Al contrario, quando l'obliquità diminuisce, le estati ricevono meno sole e gli inverni di più. Queste lente variazioni di obliquità di 2,4° sono approssimativamente periodiche. Impiegano circa 41.000 anni per passare da un'inclinazione di 22,1° a 24,5° e viceversa.

Precessione assiale

La precessione è l'oscillazione dell'asse terrestre. Questo movimento giroscopico è dovuto alle forze di marea esercitate dal sole e dalla luna sulla Terra solida, che ha la forma di uno sferoide oblato piuttosto che di una sfera. Il sole e la luna contribuiscono all'incirca allo stesso modo a questo effetto. Il suo periodo è di circa 26.000 anni.

Quando l'asse punta verso il Sole, un emisfero polare ha una maggiore differenza tra le stagioni mentre l'altro ha stagioni più miti. L'emisfero che è in estate al perielio riceve gran parte del corrispondente aumento della radiazione solare, ma quello stesso emisfero in inverno all'afelio ha un inverno più freddo. L'altro emisfero avrà un inverno relativamente più caldo e un'estate più fresca.

Precessione absidale

I pianeti che orbitano intorno al Sole seguono orbite ellittiche (ovali) che ruotano gradualmente nel tempo (precessione apsidale).

Inoltre, l'ellisse orbitale stessa precede nello spazio, principalmente come risultato delle interazioni con Giove e Saturno. Questo accorcia il periodo della precessione degli equinozi da 25.771,5 a ~21.636 anni.

Inclinazione orbitale

L'inclinazione dell'orbita terrestre va su e giù rispetto alla sua orbita attuale con un ciclo che ha un periodo di circa 70.000 anni. Milankovitch non ha studiato questo movimento tridimensionale. Questo movimento è noto come "precessione dell'eclittica" o "precessione planetaria".

I ricercatori hanno notato questa deriva, e anche che l'orbita si muove rispetto alle orbite degli altri pianeti. Il piano invariabile, il piano che rappresenta il momento angolare del sistema solare, è approssimativamente il piano orbitale di Giove. L'inclinazione dell'orbita terrestre ha un ciclo di 100.000 anni rispetto al piano invariabile. Questo è molto simile al periodo di eccentricità di 100.000 anni. Questo ciclo di 100.000 anni corrisponde strettamente al modello di 100.000 anni delle ere glaciali.

È stato proposto che nel piano esista un disco di polvere e altri detriti, che influenza il clima della Terra. La Terra si muove attraverso questo piano intorno al 9 gennaio e al 9 luglio, quando c'è un aumento delle meteore rilevate dai radar e delle nuvole noctilucenti legate alle meteore.

Uno studio della carota di ghiaccio antartica, utilizzando i rapporti ossigeno-azoto nelle bolle d'aria intrappolate nel ghiaccio, ha concluso che la risposta climatica documentata nelle carote di ghiaccio è stata guidata dall'insolazione dell'emisfero settentrionale come proposto dall'ipotesi Milankovitch. Questa è un'ulteriore convalida dell'ipotesi Milankovitch con un metodo relativamente nuovo. Non è coerente con la teoria dell'"inclinazione" del ciclo di 100.000 anni.

Effetti della precessione apsidale sulle stagioniZoom
Effetti della precessione apsidale sulle stagioni

Mostra la precessione apsidale. La maggior parte delle orbite del sistema solare hanno un'eccentricità molto più piccola, che le rende quasi circolari.Zoom
Mostra la precessione apsidale. La maggior parte delle orbite del sistema solare hanno un'eccentricità molto più piccola, che le rende quasi circolari.

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Domande e risposte

D: Che cos'è un ciclo di Milankovich?


R: Un ciclo di Milankovich è un cambiamento lento e regolare dell'orbita terrestre intorno al Sole e dell'inclinazione dell'asse terrestre che influisce sulla quantità di luce solare che cade su alcune parti della Terra e porta a cicli climatici.

D: Quanti cicli climatici sulla Terra sono causati dai cicli di Milankovich?


R: I cicli di Milankovich causano cicli di clima sulla Terra a circa 21.000, 41.000 anni, 100.000 e 400.000 anni.

D: Chi ha previsto che le variazioni dell'eccentricità, dell'inclinazione assiale e della precessione dell'orbita terrestre causano modelli climatici sulla Terra?


R: Milutin Milanković ha previsto che le variazioni dell'eccentricità, dell'inclinazione assiale e della precessione dell'orbita terrestre causano modelli climatici sulla Terra, utilizzando la matematica applicata.

D: Quando sono state avanzate le prime teorie astronomiche sui cicli di Milankovich?


R: Teorie astronomiche simili sui cicli di Milankovich erano state avanzate nel XIX secolo da Joseph Adhemar, James Croll e altri.

D: Qual era il problema dei cicli di Milankovich fino al 1976?


R: Fino al 1976, non esistevano prove affidabili e datate per risolvere la questione del ruolo dei cicli di Milankovich nei modelli climatici della Terra.

D: Quando è stata risolta la prova dei cicli di Milankovich nei modelli climatici della Terra?


R: Le prove dei cicli di Milankovich nei modelli climatici della Terra sono state risolte con la pubblicazione di un articolo su Science nel 1976, dopo il prelievo di carote oceaniche profonde.

D: Il campo dei cicli di Milankovich è ancora oggetto di ricerca attiva?


R: Sì, l'intero campo dei cicli di Milankovich e dei loro effetti sui modelli climatici della Terra è ancora oggetto di ricerca attiva.

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