2/13 Fakta om JORDENS KLIMAT

Jordens omloppsbana och lutning driver fram istider och får dem att smälta

De glaciala-interglaciala cyklerna ( istider och värmeperioder mellan dem ) styrs av förändringar i jordens lutning och formen på dess omloppsbana som sker i förutsägbara cykler.

Tillsammans är dessa tre cykler, som ursprungligen upptäcktes av en självlärd universitetsvaktmästare vid namn James Croll, nu kända som Milankovich-cyklerna.

När den senaste istiden var som värst, när ullhåriga mammutar strövade omkring i stora istäcken som täckte Nordamerika och Eurasien, var den globala temperaturen cirka 5 grader Celsius kallare än i dag . Dessa långsiktiga astronomiska förändringar tyder på att förändringar i CO2-koncentrationen INTE kan ha varit huvudorsaken till uppvärmning och avkylning under geologisk tid.

Här följer djupare fakta för intresserade:

Milankovitch-cykler: Vad är de och hur påverkar de jorden?

Periodiska förändringar i jordens omloppsparametrar, så kallade Milankovitch-cykler, orsakar stora förändringar i planetens klimat.

Milankovitch-cykler är periodiska förändringar i en planets omloppsbana som styr hur mycket solljus den tar emot, vilket påverkar dess klimat och beboelighet under hundratusentals år. Även om Milankovitch-cyklerna inte har något att göra med den nuvarande klimatförändringen, tros de ha dikterat jordens klimat i miljontals år, vilket gör att planeten periodvis svänger mellan tiotals till hundratusentals år långa istider och varmare perioder som den vi lever i. Idag kan forskare modellera jordens Milankovitch-cykler miljontals år in i det förflutna och framtiden och jämföra sina beräkningar med bevis som finns i geologiska sediment över hela världen. Vissa tror att Milankovitch-cykler spelar en nyckelroll för planeters beboelighet. VAD DRIVER MILANKOVITCH-CYKLERNA? Mängden solljus som når vår planets yttre atmosfär beror på tre parametrar: lutningen av jordens axel mot planet i vilket planeten kretsar, excentriciteten i dess bana (hur elliptisk banan är) och den så kallade precessionen av planetens axel (när jorden snurrar vinglar dess axel något och pekar i olika riktningar över tiden, som en snurrande leksakstopp). Dessa parametrar påverkas av gravitationskrafterna från andra planeter, solens dragningskraft samt jordens måne. Var och en av dessa parametrar ändras med olika frekvens, men eftersom astronomer känner till vår planets och dess grannars omloppsbana med stor precision kan de beräkna Milankovitch-cyklerna hundratals miljoner år in i det förflutna såväl som i framtiden.

EXENTRICITET I OMLOPPSBANAN

Formen på jordens omloppsbana är känd som excentricitet. Bland planeterna i solsystemet är jordens omloppsbana bland de mest cirkulära. Så har det dock inte alltid varit och det kommer att ändras igen i framtiden. Dessa förändringar drivs främst av gravitationskraften från Jupiter och Saturnus och påverkar längden på våra årstider. Med en nästan cirkulär omloppsbana är årstidernas längd ungefär lika lång, men när banan blir mer elliptisk kommer längden på årstiderna att börja variera. Under långa tidsperioder kan detta utlösa djupgående klimatförändringar. För närvarande når jorden sin närmaste punkt till solen, det så kallade perihelium, i början av januari, under södra halvklotets sommar, och aphelium , den punkt som ligger längst bort från solen, i början av juli. Som ett resultat av detta träffar 6,8 % mer solljus jordens atmosfär varje januari än det gör varje juli. Men den kortsiktiga effekten på klimatet är försumbar. Men när planetens omloppsbana når sitt mest elliptiska stadium, cirka 100 000 år från nu, kommer den skillnaden att resultera i att 23 procent mer solljus når jordens atmosfär runt perihelium, säger NASA. Med tiden kan denna skillnad utlösa djupgående förändringar i jordens klimat.

FÖRÄNDRINGAR I JORDAXELNS LUTNING ( SNEDHET )

Vår planet snurrar på en axel som lutar mot omloppsplanet. För närvarande avviker denna lutning (även kallad snedhet) med 23,4 grader från vad som skulle vara en 90-graders vinkel mot omloppsplanet. Men denna snedhet svänger över tid. Under den senaste miljonen år har den svängt från 22,1 grader till 24,5 grader, enligt NASA. Under mer lutande perioder blir årstiderna på jorden mer extrema, eftersom varje halvklot får mer solljus på sommaren, när det lutar mot solen, och mindre på vintern när det lutar bort. Med tiden leder de längre vintrarna till att polarisarna och inlandsisarna breder ut sig. När istiderna var som störst kunde större delen av jordens land täckas av is och planeten förvandlades till en ogästvänlig snöboll. Dessa svängningar i jordaxelns lutning inträffar ungefär vart 40 000:e år. PRECESSION

När jorden snurrar vinglar dess axel i en cirkel . Denna effekt kallas axiell precession. Som ett resultat, i vår tid, pekar axeln i norr mot stjärnan Polaris , som är känd som Polstjärnan. Men om några tusen år kommer den att peka mot stjärnan Kochab i stjärnbilden Karlavagnen , enligt NASA. Det tar 25 772 år för axeln att sluta ett helt varv.

VEM UPPTÄCKTE MILANKOVITCH-CYKLERNA? Avlagringar av forntida sediment verkar stämma överens med tidigare Milankovitch-cykler. Dessa är uppkallade efter den serbiske matematikern och astronomen Milutin Milankovitch, som först kom med teorin att tidigare fluktuationer i jordens klimat, vars bevis forskare kan se i geologiska sediment, orsakades av förändringar i mängden solljus som når planeten. Milankovitch beräknade dessa cykler 600 000 år tillbaka i tiden, inklusive mängden solljus som nådde jordens övre atmosfär, och hävdade att dessa förändringar var ansvariga för de periodiska svängningarna mellan istiderna och de varma interglacialerna. "Beräkningarna av jordens historia av Milankovitch-cyklerna har blivit bättre och bättre och mer exakta", säger Russell Deitrick, postdoktor i planeters beboelighet vid Berns universitet i Schweiz. "Det finns fortfarande en debatt kring exakt vad som är klimatets svar på Milankovitch-cyklerna och om de är ensamma ansvariga för istiderna." MILANKOVITCH-CYKLER OCH JORDENS ISTIDER Under istider kan jorden förvandlas till en ogästvänlig snöboll. "Vi vet att Milankovitch-cyklerna påverkade nedisningen eftersom vi kan se det tydligt i geologiska register", säger Maliverno. – På botten av haven finns det alltid något sediment som sakta avsätts. När du har en period då det regnar mer, till exempel på grund av förändringar i den globala cirkulationen, kommer det att bli mer erosion och mer sediment av en viss typ. När klimatet blir torrare får du en annan typ av sediment. Det är så dessa sediment registrerar klimatförändringar. Tack vare sådana utgrävningar vet forskarna att jorden under de senaste 2,4 miljarder åren har upplevt minst fem stora istider. Den senaste istiden nådde sin topp för cirka 20 000 år sedan, under pleistocen.

VAD HAR MILANKOVITCH-CYKLER ATT GÖRA MED PLANETERS BEBOELIGHET? Forskare tror att beboeligheten hos jordliknande planeter beror på hur deras Milankovitch-cykler ser ut. Forskare tror att livet på jorden som vi känner det bara kan uppstå tack vare den ganska milda naturen hos planetens Milankovitch-cykler. Russell Deitrick modellerar exoplaneters beboelighet baserat på deras Milankovitch-cykler. Han tror att det inte räcker med att befinna sig i den så kallade beboeliga zonen , ett område runt den centrala stjärnan där flytande vatten kan existera, för att en jordliknande planet ska hysa liv. Exakt hur Milankovitch-cyklerna påverkar beboeligheten är dock inte klarlagt. "Vissa studier har visat att det faktiskt kan vara bra för beboeligheten att ha starka Milankovitch-cykler, särskilt med stora sneda förändringar", säger Deitrick. "Det kan hindra planeten från att gå in i snöbollstillståndet. I min studie [från 2018] fann jag dock raka motsatsen. Jag upptäckte att med stora sneda förändringar kan man få superstora istäcken som byggs upp på land, som i princip är permanenta och mycket svåra att bli av med eftersom de introducerar termisk tröghet. Deitrick tror att ju mer uttalade Milankovitch-cyklerna är, desto mindre beboelig kan en planet vara. Modellerna, sa han, är dock fortfarande ganska grova. "För att förstå Milankovitch-cyklerna hos en exoplanet måste vi ha riktigt bra mätningar av omloppsparametrarna för planeten som vi tittar på, men också alla omloppsparametrar för alla andra planeter i systemet", säger Deitrick. "Milankovitch-cykler är en komplex sak som orsakas av störningar från alla andra planeter i systemet och störningar från värdstjärnan och eventuella månar som planeten kan ha."

MARS INTRESSANT Den enda planeten förutom jorden som forskarna har tillräckligt med information om för att analysera dess Milankovitch-cykler och deras effekt på klimatet är Mars . "Mars genomgår Milankovitch-cykler som är mycket mer extrema [än jordens]", säger Deitrick. "Dess snedhet förändras med mycket större mängder än jordens, och dess excentricitet förändras med större mängder än jordens." Mätningar av polära avlagringar som utförts av rymdsonder som skannar den röda planeten visar omväxlande lager av is och stoft som vittnar om de periodiskt växlande temperaturerna i Mars polarområden under eonerna, säger Deitrick. VAD HAR MÅNEN ATT GÖRA MED JORDENS MILANKOVITCH-CYKLER? Jordens måne stabiliserar planetens omloppsbana och förhindrar svängningar som kan utlösa extrema klimatfluktuationer, tror vissa forskare. Jordens klimat skulle sannolikt vara mycket mindre livsvänligt om det inte vore för planetens stora måne. Vissa forskare tror att utan månen kanske livet på jorden inte är möjligt alls. Denna teori lades fram av astrobiologen Peter Ward och evolutionsbiologen Donald Brownle i deras bok Rare Earth, publicerad år 2000. De två postulerar att den stora och massiva månen skapar ett vridmoment på jordens ekvatoriella utbuktning, vidgningen av planeten runt ekvatorn, vilket stabiliserar precessionen av planetens axel. Ward och Brownle hävdar att utan månen skulle jordaxeln svänga med upp till 30 grader, vilket skulle orsaka mycket mer uttalade klimatfluktuationer. Deitrick varnar dock för att denna teori inte har bevisats.

OBESVARADE FRÅGOR OM MILANKOVITCH-CYKLER Trots framstegen inom datormodellering finns det fortfarande några förbryllande frågor om jordens förändrade klimat och Milankovitch-cyklerna. Geologiska register visar att fram till en och en halv miljon år sedan förändrades jordens klimat ( läs istider ) med en periodicitet på cirka 100 000 år, säger Maliverno. Äldre sediment avslöjar dock en mycket kortare cykel, på cirka 40 000 år, vilket skulle återspegla förändringarna i jordens snedhet, lutningen av dess axel. Vad som orsakade denna plötsliga förändring från perioden 40 000 år till nuvarande 100 000 år är ett fullständigt mysterium. Ingenting säger att detta INTE kunde hända igen", säger Deitrick.

"Men vissa klimatforskare har hävdat att istiderna kanske inte har något att göra med Milankovitch-cykler alls."

Källor: Home - CO2 Coalition Milankovitch cycles: What are they and how do they affect Earth? | Space