Какво се случва, ако земята промени орбитата си. Какво се случва, ако Земята напусне своята орбита? Откъс, характеризиращ промяната в наклона на орбитата

Какво причинява изменението на климата на Земята?

Астрономът Милютин Миланкович (1879-1958) изследва промяната в орбитата на Земята около Слънцето и наклона на оста на нашата планета. Той предположи, че цикличните промени между тях са причина за дългосрочното изменение на климата.

Изменението на климата е сложен процес, повлиян от много фактори. Основната е връзката между Земята и Слънцето.

Миланкович изследва три фактора:

    Промяна в наклона на земната ос;

    Отклонения във формата на орбитата на Земята около Слънцето;

    Прецесията на промяната в положението на наклона на оста по отношение на орбитата..


Оста на Земята не е перпендикулярна на равнината на нейната орбита. Наклонът е 23,5°. Това дава възможност на Северното полукълбо да получи повече слънце и да удължи деня през юни. През декември слънцето намалява и денят става по-къс. Това обяснява смяната на сезоните. В южното полукълбо сезоните протичат в обратен ред.

Отклонение на земната ос.

Промяна в орбитата на Земята.

Земята

Земя без сезони, 0° наклон на оста.

Краят на юни: лято в северното полукълбо, зима в южното.

Късен декември: лято в северното полукълбо, зима в южното.

Наклон на земната ос

Ако нямаше аксиален наклон, тогава нямаше да имаме сезони и денят и нощта щяха да са еднакви през цялата година. Количеството слънчева енергия, достигащо до определена точка на Земята, ще бъде постоянно. Сега оста на планетата е под ъгъл от 23,5 °. През лятото (от юни) в Северното полукълбо се оказва, че северните ширини получават повече светлина от южните. Дните стават по-дълги и слънцето е по-високо. В същото време в южното полукълбо е зима. Дните са по-къси и слънцето е по-ниско.

ОТ шест месеца по-късно Земята се движи по орбитата си към противоположната страна на Слънцето. Наклонът остава същият. Сега е лято в южното полукълбо, дните са по-дълги и има повече светлина. В Северното полукълбо е зима.

Миланкович предполага, че наклонът на земната ос не винаги е 23,5°. От време на време има колебания. Той изчислява, че промените са в диапазона от 22,1° до 24,5°, повтаряйки това с период от 41 000 години. Когато наклонът е по-малък, температурата е по-ниска от обичайната през лятото и по-висока през зимата. С увеличаване на наклона се наблюдават по-екстремни климатични условия.

Как всичко това се отразява на климата? Дори при повишаване на температурите през зимата, все още е достатъчно студено за сняг в райони, далеч от екватора. Ако летата са студени, тогава е възможно снегът през зимата на високи географски ширини също да се топи по-бавно. Година след година тя ще се разслоява, образувайки ледник.

В сравнение с водата и земята, снегът отразява повече слънчева енергия в космоса, причинявайки допълнително охлаждане. От тази гледна точка има механизъм на положително обратна връзка. Поради понижаването на температурата се натрупва допълнителен сняг и ледниците се увеличават. Отражението се увеличава с времето, а температурата намалява и т.н. Може би така са започнали ледниковите периоди.

Формата на орбитата на Земята около Слънцето

Вторият фактор, изследван от Миланкович, е формата на орбитата на Земята около Слънцето. Орбитата не е идеално кръгла. В определени периоди от годината Земята е по-близо до Слънцето от обикновено. Земята получава много повече енергия от Слънцето, като е възможно най-близо до звездата (в точката на перихелия), в сравнение с максималното разстояние (точката на афелия).

Формата на земната орбита се променя циклично с период от 90 000 и 100 000 години. Понякога формата става по-удължена (елипсовидна), отколкото е сега, така че разликата в количеството слънчева енергия, получена при перихелий и афелий, ще бъде голяма.

Перихелият сега се наблюдава през януари, афелият през юли. Тази промяна прави климата на Северното полукълбо по-мек, носейки допълнителна топлина през зимата. В южното полукълбо климатът е по-суров, отколкото би бил, ако орбитата на Земята около Слънцето беше кръгла.

Прецесия

Има и друга трудност. Ориентацията на земната ос се променя с времето. Подобно на върха, оста се движи в кръг. Такова движение се нарича прецесионно. Цикълът на такова движение е 22 000 години. Това води до постепенна смяна на сезоните. Преди единадесет хиляди години Северното полукълбо е било наклонено по-близо до слънцето през декември, отколкото през юни. Зимата и лятото смениха местата си. След 11 000 години всичко се промени отново.

И трите фактора: аксиален наклон, орбитална форма и прецесия променят климата на планетата. Тъй като това се случва в различни времеви мащаби, взаимодействието на тези фактори е сложно. Понякога те засилват ефекта един на друг, понякога отслабват. Например, преди 11 000 години прецесията е причинила началото на лятото в Северното полукълбо през декември, ефектът от увеличаването на слънчевата радиация в перихелия през януари и намаляването в афелия през юли ще увеличи междусезонната разлика в Северното полукълбо, вместо да смекчи както вече сме запознати. Не всичко е толкова просто, колкото изглежда, тъй като датите на перихелия и афелия също се изместват.

Други фактори, влияещи върху климата

В допълнение към изместващия ефект от движението на Земята, има ли други фактори, влияещи върху климата?

промяна в наклона на орбитата на планетите, промяна в наклона на орбитата на електрона
Промяна на орбиталния наклонизкуствен спътник - орбитална маневра, чиято цел (в общия случай) е да преведе спътника в орбита с различен наклон. Има два вида на тази маневра:
  1. Промяна на наклона на орбитата спрямо екватора. Произвежда се чрез включване на ракетния двигател във възходящия възел на орбитата (над екватора). Импулсът се издава в посока, перпендикулярна на посоката на орбиталната скорост;
  2. Промяна на позицията (дължината) на възходящия възел на екватора. Произвежда се чрез включване на ракетния двигател над полюса (в случай на полярна орбита). Импулсът, както и в предишния случай, се излъчва в посока, перпендикулярна на посоката на орбиталната скорост. В резултат на това възходящият възел на орбитата се измества по екватора, докато наклонът на орбиталната равнина към екватора остава непроменен.

Промяната на наклона на орбитата е изключително енергоемка маневра. Така че за спътници в ниска орбита (с орбитална скорост от около 8 km/s), промяната на наклона на орбитата към екватора с 45 градуса ще изисква приблизително същата енергия (увеличаване на характеристичната скорост), както за изстрелване в орбита - около 8 км/с. За сравнение може да се отбележи, че енергийните възможности на космическата совалка позволяват при пълното използване на бордовия запас от гориво (около 22 тона: 8,174 кг гориво и 13,486 кг окислител в орбиталните маневрени двигатели) променят стойността на орбиталната скорост само с 300 m/s, а съответно на наклона (при маневриране в ниска кръгова орбита) - с приблизително 2 градуса. Поради тази причина изкуствените спътници се изстрелват (ако е възможно) незабавно в орбита с целевия наклон.

В някои случаи обаче промяната в наклона на орбитата все още е неизбежна. Така че, при изстрелване на сателити в геостационарна орбита от космодруми с висока ширина (например Байконур), тъй като е невъзможно незабавно да се постави устройството в орбита с наклон, по-малък от ширината на космодрума, промяна в наклона на орбитата приложено е. Сателитът се изстрелва в ниска референтна орбита, след което последователно се формират няколко междинни, по-високи орбити. Необходимите за това енергийни възможности се осигуряват от горна степен, монтирана на ракетата носител. Промяната в наклона се извършва в апогея на висока елиптична орбита, тъй като скоростта на спътника в тази точка е относително ниска и маневрата струва по-малко енергия (в сравнение с подобна маневра в ниска кръгова орбита).

Изчисляване на енергийните разходи за маневрата за промяна на наклона на орбитата

Изчисляването на увеличението на скоростта (), необходимо за извършване на маневрата, се изчислява по формулата:

  • - ексцентричност
  • - аргумент за периапсис
  • - истинска аномалия
  • - ера
  • - голяма полуоска

Бележки

  1. НАСА. Съхранение и разпределение на горивото. НАСА (1998). Посетен на 8 февруари 2008 г. Архивиран от оригинала на 30 август 2012 г.
  2. Гориво за космически кораби
  3. Управление на движението на космическия кораб, М. Знание. Астронавтика, Астрономия - Б.В. Раушенбах (1986).
нито орбити
Видове
Основен Кутия орбита Орбита за придобиване Елиптична орбита / Висока елиптична орбита Орбита за евакуация Орбита за изхвърляне Хиперболична траектория Наклонена орбита / Ненаклонена орбита Оскулираща орбита Параболична траектория Референтна орбита (включително ниска) Синхронна орбита (Полусинхронна субсинхронна) Стационарна орбита
Геоцентричен Геосинхронна орбита Геостационарна орбита Слънце Синхронна орбита Ниска земна орбита Средна земна орбита Висока земна орбита Орбита на Молния Екваториална орбита Лунна орбита Полярна орбита Тундра-TLE орбита
около другите
небесни тела и точки		 Ареосинхронна орбита Ареостационарна орбита Хало орбита Орбита на Лисажу Орбита на Лисажу Окололунна орбита Хелиоцентрична орбита Слънчева синхронна орбита
Параметри Орбитални маневри Биелиптична трансферна орбита Характеристика на границата на скоростта Геотрансферна орбита Гравитационна маневра Гравитационен завой Орбита на Хоман Ниска цена траектория на трансфер Ефект на Оберт Промяна на орбиталния наклон· Фазиране на орбита · Скачване · Транспониране, скачване и извличане · Маневра за бягство · Други теми от астродинамиката Небесна координатна система · Екваториална координатна система · Епоха · Ефемерида · Закони на Кеплер · Проблем с гравитацията на N-тяло · Точки на Лагранж · Смущение · Междупланетна транспортна мрежа
Орбитално уравнение Апоцентър и периапсис Орбитална скорост Гравитационен параметър Вектори на орбиталното състояние Специална орбитална енергия Специален относителен въртящ момент Директно движение Ретроградно движение Орбитална следа

промяна в наклона на земната орбита, промяна в наклона на орбитата на планетите, промяна в наклона на орбитата на електрона

Екология

Земята има четири сезона, докато прави едно завъртане около Слънцето, като всичко това се случва заедно с увеличаването и намаляването на продължителността на дневната светлина през шестте месеца, които настъпват между зимното и лятното слънцестоене.

Ние също живеем в 24-часов дневен цикъл, в който Земята се върти около оста си, освен това има 28-дневен цикъл на въртене на Луната около Земята. Тези цикли се повтарят безкрайно. В и около тези цикли обаче се крият много тънкости, за които повечето хора не знаят, не могат да обяснят или просто не забелязват.


10. Висока точка

Факт: Слънцето не достига непременно най-високата си точка по обяд.

В зависимост от сезона позицията на Слънцето в най-високата му точка варира. Това се случва по две причини: орбитата на Земята е елипса, а не кръг, а Земята от своя страна е наклонена към Слънцето. Тъй като Земята почти винаги се върти с една и съща скорост и нейната орбита е по-бърза от другите в определени периоди от годината, понякога нашата планета или изпреварва, или изостава от своята кръгова орбита.


Промените, дължащи се на наклона на Земята, се виждат най-добре чрез представяне на точки, които са близо една до друга на екватора на Земята. Ако наклоните пунктирания кръг с 23,44 градуса (текущият наклон на Земята), ще видите, че всички точки, с изключение на тези, които в момента се намират на екватора и тропиците, ще променят своята дължина. Има и вариации във времето, когато Слънцето е в най-високата си точка, те също са свързани с географската дължина, на която се намира наблюдателят, но този фактор е постоянен за всяка дължина.

9. Посока на изгрева

Факт: Изгревът и залезът не променят посоката си веднага след слънцестоенето.

Повечето хора вярват, че в северното полукълбо най-ранният залез настъпва около декемврийското слънцестоене, а най-късният залез настъпва около юнското слънцестоене. Всъщност не е. Слънцестоенето са просто дати, които показват продължителността на най-късия и най-дългия светъл ден. Промените във времето през полудневния период обаче водят до промени в периодите на изгрев и залез.


По време на декемврийското слънцестоене обяд закъснява с 30 секунди всеки ден. Тъй като няма промяна в дневните часове около слънцестоенето, както залезът, така и зората закъсняват с 30 секунди всеки ден. Тъй като залезът е късен при зимното слънцестоене, най-ранният залез има време да се „случи“. В същото време, в същия ден, изгревът също идва късно, трябва да изчакате най-късния изгрев.

Също така се случва най-късният залез да настъпи малко след лятното слънцестоене, а най-ранният изгрев да настъпи малко преди лятното слънцестоене. Тази разлика обаче не е толкова значителна в сравнение с декемврийското слънцестоене, тъй като промяната в обедното време поради ексцентричност при това слънцестоене зависи от обедните промени поради наклона, но общата скорост на промяна е положителна.

8 Елиптична околоземна орбита

Повечето хора знаят, че Земята се върти около Слънцето в елипса, а не в кръг, но ексцентрицитетът на земната орбита е около 1/60. Планета, която се върти около своето слънце, винаги има ексцентричност между 0 и 1 (като се брои 0, но не се брои 1). Ексцентричност 0 означава, че орбитата е перфектен кръг със слънцето в центъра и планетата, въртяща се с постоянна скорост.


Съществуването на такава орбита обаче е изключително малко вероятно, тъй като има континуум от възможни ексцентричности, които в затворена орбита се измерват чрез разделяне на разстоянието между слънцето и центъра на елипсата. Орбитата става по-дълга и по-тънка, когато ексцентрицитетът се доближава до 1. Планетата винаги се върти по-бързо, когато се приближава до Слънцето, и забавя, когато се отдалечава от него. Когато ексцентричността е по-голяма или равна на 1, тогава планетата обикаля слънцето си веднъж и завинаги лети в космоса.

7. Земно колебание

Земята периодично преминава през вибрации. Това се дължи главно на влиянието на гравитационните сили, които "разтягат" екваториалната изпъкналост на Земята. Слънцето и Луната също упражняват натиск върху тази издутина, като по този начин създават колебанията на Земята. За ежедневните астрономически наблюдения обаче тези ефекти са незначителни.


Наклонът и дължината на Земята имат период от 18,6 години, времето, необходимо на Луната да направи кръг през възлите и да осцилира между две седмици и шест месеца. Продължителността зависи от орбитата на Земята около Слънцето и от орбитата на Луната около Земята.

6. Плоска Земя

Факт (нещо като): Земята наистина е плоска.

Католиците от Галилея са били може би само донякъде прави, като са вярвали, че земята е плоска. Така се случи, че Земята има почти сферична форма, но е леко сплескана на полюсите. Екваториалният радиус на Земята е 6378,14 км, а полярният радиус е 6356,75 км. Следователно геолозите трябваше да излязат с различни версии на географската ширина.


Геоцентричната ширина се измерва чрез визуална ширина, тоест това е ъгълът спрямо екватора и центъра на Земята. Географската ширина е географската ширина от гледна точка на наблюдателя, а именно това е ъгълът, състоящ се от линията на екватора и правата линия, минаваща под краката на човека. Географската ширина е стандартът за изграждане на карти и определяне на координати. Въпреки това измерването на ъгъла между Земята и Слънцето (колко далеч на север или на юг слънцето огрява Земята в зависимост от времето на годината) винаги се извършва в геоцентричната система.

5. Прецесия

Земната ос е насочена към върха. Освен това елипсата, която образува земната орбита, се върти много бавно, което прави формата на движението на земята около слънцето много подобна на маргаритка.


Във връзка с двата вида прецесия астрономите са идентифицирали три вида години: звездна година (365, 256 дни), която има една орбита спрямо далечни звезди; аномалистична година (365 259 дни), която е периодът от време, през който Земята се движи от най-близката си точка (перихелий) до най-отдалечената точка от Слънцето (афелий) и обратно; тропическа година (365, 242 дни), продължаваща от един ден на пролетното равноденствие до следващия.

4. Цикли на Миланкович

Астрономът Милютин Миланкович откри в началото на 20 век, че наклонът, ексцентрицитетът и прецесията на Земята не са постоянни. За период от около 41 000 години Земята прави един цикъл, по време на който се накланя от 24,2 - 24,5 градуса до 22,1 - 22,6 градуса и обратно. В момента наклонът на земната ос намалява и сме точно на половината път до минималния наклон от 22,6 градуса, който ще бъде достигнат след около 12 000 години. Ексцентричността на Земята преминава през много по-хаотичен цикъл, продължаващ 100 000 години, през този период той варира между 0,005 и 0,05.


Както вече споменахме, в момента показателят му е 1/60 или 0,0166, но сега е в процес на спад. Ще достигне своя минимум след 28 000 години. Той предположи, че тези цикли са причината за ледниковия период. Когато стойностите на наклона и ексцентрицитета са особено високи и прецесиите са такива, че Земята е наклонена далеч от Слънцето или към Слънцето, тогава в крайна сметка имаме твърде студена зима в западното полукълбо, с твърде много лед топене през пролетта или лятото.

3. Забавяне на въртенето

Поради триенето, причинено от приливите и бездомните частици в космоса, скоростта на въртене на Земята постепенно се забавя. Изчислено е, че всеки век на Земята отнема пет стотни от секундата повече, за да се завърти веднъж. В началото на образуването на Земята денят продължава не повече от 14 часа вместо днешните 24. Забавянето на въртенето на Земята е причината на всеки няколко години да добавяме част от секундата към продължителността на деня.


Времето, когато нашата 24-часова система ще престане да бъде актуална обаче, е толкова далеч, че почти никой не прави предположения какво ще правим с появилото се допълнително време. Някои смятат, че можем да добавим определен период от време към всеки ден, което в крайна сметка може да ни даде 25-часов ден, или да променим продължителността на часа, като разделим деня на 24 равни части.

2. Луната се отдалечава

Всяка година Луната се отдалечава от околоземната си орбита с 4 сантиметра. Това се дължи на приливите и отливите, които той "носи" на Земята.


Гравитацията на луната, действаща върху земята, изкривява земната корас няколко сантиметра. Тъй като Луната се върти много по-бързо от своите орбити, издатините дърпат Луната и я издърпват от нейните орбити.

1. Сезонност

Слънцестоенето и равноденствието са символи на началото на съответните сезони, а не тяхната среда. Това е така, защото Земята се нуждае от време, за да се затопли или охлади. По този начин сезонността се отличава със съответната продължителност на дневната светлина. Този ефект се нарича сезонно забавяне и варира в зависимост от географското местоположение на наблюдателя. Колкото по-далеч се отдалечава човек от полюсите, толкова по-малка е тенденцията да изостава.


В много северноамерикански градове забавянето обикновено е около месец, което води до най-студеното време на 21 януари и най-топлото на 21 юли. Хората, които живеят на такива географски ширини обаче се наслаждават на топлите летни дни в края на август, облечени в леки дрехи и дори отиващи на плаж. В същото време същата дата от „другата страна“ на лятното слънцестоене ще съответства приблизително на 10 април. Много хора ще останат само в очакване на лятото.

Има 3 варианта за излизане от орбита - преминаване към нова орбита (която от своя страна може да е по-близо или по-далеч от слънцето или дори да е много издължена), падане в Слънцето и напускане на слънчевата система. Помислете само за третия вариант, който според мен е най-интересният.

Колкото повече се отдалечаваме от слънцето, ще има по-малко ултравиолетова светлина за фотосинтезата и средната температура на планетата ще намалява от година на година. Растенията ще бъдат първите, които ще пострадат, което ще доведе до сериозни удари върху хранителните вериги и екосистемите. И ледниковият период ще дойде достатъчно бързо. Единствените оазиси с повече или по-малко условия ще бъдат близо до геотермални извори, гейзери. Но не за дълго.

След определен брой години (между другото вече няма да има сезони), на определено разстояние от слънцето, на повърхността на нашата планета ще започнат необичайни дъждове. Ще има кислородни дъждове. Ако имате късмет, може би ще вали сняг от кислород. Дали хората ще могат да се адаптират към това на повърхността, не мога да кажа със сигурност - няма да има и храна, стоманата в такива условия ще бъде твърде крехка, така че не е ясно как да се извлича гориво. повърхността на океана ще замръзне до солидна дълбочина, ледената шапка ще покрие цялата повърхност на планетата с изключение на планините поради разширяването на леда - нашата планета ще стане бяла.

Но температурата на ядрото на планетата, мантията няма да се промени, така че под ледената шапка на дълбочина от няколко километра температурата ще остане доста поносима. (ако изкопаете такава мина и осигурите постоянна храна и кислород, можете дори да живеете там)

Най-смешното е в морските дълбини. Където и сега не прониква светлинен лъч. Там, на дълбочина от няколко километра под повърхността на океана, има цели екосистеми, които абсолютно не зависят нито от слънцето, нито от фотосинтезата, нито от слънчевата топлина. Те имат свои собствени цикли на материя, хемосинтеза вместо фотосинтеза и желаната температура се поддържа от топлината на нашата планета (вулканична активност, подводни горещи извори и т.н.) Тъй като температурата вътре в нашата планета се осигурява от нейната гравитация, маса, дори и без слънце, тогава извън слънчевите системи там ще се поддържат стабилни условия, желаната температура. И животът, който кипи в морските дълбини, на дъното на океана, дори няма да забележи, че слънцето го няма. Този живот дори няма да разбере, че нашата планета някога се е въртяла около слънцето. Може би ще се развие.

Също така е малко вероятно, но също така е възможно снежна топка - Земята някой ден, след милиарди години, да долети до някоя от звездите на нашата галактика и да попадне в нейната орбита. Възможно е също така в тази орбита на друга звезда нашата планета да се "размрази" и на повърхността да се появят благоприятни условия за живот. Може би животът в морските дълбини, след като преодолее целия този път, отново ще излезе на повърхността, както вече се случи веднъж. Може би в резултат на еволюцията на нашата планета след това интелигентният живот ще се появи отново. И накрая, може би ще намерят оцелели медии с въпроси и отговори на сайта в останките на един от центровете за данни

известен три циклични процеса, което води до бавни, така наречените секуларни флуктуации в стойностите на слънчевата константа. Тези колебания в слънчевата константа обикновено се свързват със съответните вековни климатични промени, което е отразено в произведенията на M.V. Ломоносов, А.И. Воейкова и др. астрономическа хипотеза на М. Миланковичобясняване на промените в климата на Земята в геоложкото минало. Секуларните флуктуации на слънчевата константа са свързани с бавни промени във формата и положението на земната орбита, както и ориентацията на земната ос в световното пространство, поради взаимното привличане на земята и другите планети. Тъй като масите на други планети слънчева системамного по-малко от масата на Слънцето, тяхното влияние се проявява под формата на малки смущения на елементите на земната орбита. В резултат на сложното взаимодействие на гравитационните сили, пътят на Земята около Слънцето не е постоянна елипса, а по-скоро сложна затворена крива. Облъчването на Земята след тази крива се променя непрекъснато.

Първият цикличен процес е промяна във формата на орбитатаот елипсовидна до почти кръгла с период от около 100 000 години; нарича се флуктуация на ексцентричността. Ексцентричността характеризира удължението на елипсата (малък ексцентричност - кръгла орбита, голям ексцентричност - орбита - удължена елипса). Оценките показват това характерно времепромяната в ексцентричността е 10 5 години (100 000 години).

Ориз. 3.1 − Промяна в ексцентричността на орбитата на Земята (не в мащаб) (от J. Silver, 2009)

Промените в ексцентричността са непериодични. Те варират около стойността 0,028 в диапазона от 0,0163 до 0,0658. В момента орбиталният ексцентрицитет е равен на 0,0167 и продължава да намалява, като минималната му стойност ще бъде достигната след 25 хиляди години. Предполагат се и по-дълги периоди на намаляване на ексцентричността - до 400 хиляди години. Промяната в ексцентричността на орбитата на Земята води до промяна в разстоянието между Земята и Слънцето и следователно количеството енергия, получено за единица време на единица площ, перпендикулярна на слънчеви лъчина върха на атмосферата. Установено е, че при промяна на ексцентрицитета от 0,0007 до 0,0658 разликата между потоците на слънчева енергия от ексцентрицитета за случаите, когато Земята преминава през перихелия и афелия на орбитата, се променя от 7 до 20−26% от слънчевата константа. В момента орбитата на Земята е леко елипсовидна и разликата в потока на слънчевата енергия е около 7%. По време на най-голямата елиптичност тази разлика може да достигне 20–26%. От това следва, че при малки ексцентричности количеството слънчева енергия, пристигаща към Земята, която се намира в перихелия (147 милиона km) или афелия (152 милиона km) на орбитата, се различава незначително. При най-големия ексцентрицитет повече енергия идва в перихелия, отколкото в афелия, със стойност, която е една четвърт от слънчевата константа. Установени са следните характерни периоди на флуктуациите на ексцентричността: около 0,1; 0,425 и 1,2 Ma.

Вторият цикличен процес е промяна в наклона на земната ос към равнината на еклиптиката, който има период от около 41 000 години. През това време наклонът се променя от 22,5° (21,1) до 24,5° (фиг. 3.2). В момента той е 23 ° 26 "30"". Увеличаването на ъгъла води до увеличаване на височината на Слънцето през лятото и намаляване през зимата. В същото време слънчевата светлина ще се увеличи на високи географски ширини, на екватор той леко ще намалее Колкото по-малък е този наклон, толкова по-малка е разликата между зимата и лятото По-топлите зими са по-снежни, а по-студените лета предотвратяват топенето на целия сняг Снегът се натрупва на Земята, позволявайки на ледниците да растат С увеличаването на наклона сезоните са по-големи изразени, зимите са по-студени и има по-малко сняг, а летата са по-топли с повече сняг и лед. Това допринася за оттеглянето на ледниците към полярните региони. По този начин увеличаването на ъгъла увеличава сезонните, но намалява географските разлики в количеството слънчева радиация на Земята.

Ориз. 3.2 - Промяна в наклона на оста на въртене на Земята с течение на времето (от J. Silver, 2009)

Третият цикличен процес е колебанието на оста на въртене на земното кълбо, наречено прецесия. Прецесия на земната ос- Това е бавното движение на оста на въртене на Земята по кръгъл конус. Промяната в ориентацията на земната ос в световното пространство се дължи на несъответствието между центъра на Земята, поради нейната сплесканост, с оста на привличане Земя-Луна-Слънце. В резултат на това земната ос описва определена конична повърхност (фиг. 3.3). Периодът на това трептене е около 26 000 години.

Ориз. 3.3 – Прецесия на земната орбита

В момента Земята е по-близо до Слънцето през януари, отколкото през юни. Но поради прецесия от 13 000 години, той ще бъде по-близо до Слънцето през юни, отколкото през януари. Това ще доведе до увеличаване на сезонните температурни колебания в Северното полукълбо. Прецесията на земната ос води до взаимна промяна в положението на точките на зимното и лятното слънцестоене спрямо перихелия на орбитата. Периодът, с който се повтаря взаимното положение на перихелия на орбитата и точката на зимното слънцестоене, е 21 хиляди години. Дори сравнително наскоро, през 1250 г., перихелият на орбитата съвпадна с точката на зимното слънцестоене. Сега Земята преминава перихелия на 4 януари, а зимното слънцестоене настъпва на 22 декември. Разликата между тях е 13 дни, или 12º65". Следващото съвпадение на перихелия с точката на зимното слънцестоене ще се случи след 20 хиляди години, а предишното е било преди 22 хиляди години. Между тези събития обаче, точката на лятното слънцестоене съвпада с перихелия.

При малки ексцентритети положението на точките на лятното и зимното слънцестоене спрямо перихелия на орбитата не води до значителна промяна в количеството топлина, постъпваща в земята през зимата и летни сезони. Картината се променя драстично, ако орбиталният ексцентрицитет е голям, например 0,06. Такава ексцентричност е била преди 230 хиляди години и ще бъде след 620 хиляди години. При големи ексцентритети на Земята частта от орбитата, съседна на перихелия, където количеството слънчева енергия е най-голямо, преминава бързо, а останалата част от удължената орбита през пролетното равноденствие сочи към афелий - бавно, намирайки се в голямо разстояние от Слънцето за дълго време. Ако по това време перихелият и точката на зимното слънцестоене съвпадат, Северното полукълбо ще преживее кратка топла зима и дълго прохладно лято, докато Южното полукълбо ще преживее кратко топло лято и дълга студена зима. Ако обаче точката на лятното слънцестоене съвпадне с перихелия на орбитата, тогава в северното полукълбо ще се наблюдават горещи лета и дълги студени зими, а в южното - обратно. Дългото хладно и влажно лято е благоприятен фактор за растежа на ледниците в полукълбото, където е концентрирана основната част от сушата.

По този начин всички изброени вариации на слънчевата радиация с различни величини се наслагват една върху друга и дават сложен вековен ход на промените в слънчевата константа и следователно значително влияние върху условията на формиране на климата чрез промяна на количеството слънчева радиация . Най-резките колебания в слънчевата топлина се изразяват, когато всички тези три циклични процеса съвпадат във фаза. Тогава са възможни големи заледявания или пълно топене на ледниците на Земята.

Подробно теоретично описание на механизмите на влиянието на астрономическите цикли върху климата на Земята е предложено през първата половина на 20 век. изключителен сръбски астроном и геофизик Милутин Миланкович, който развива теорията за периодичността на ледниковите периоди. Миланкович предположи, че цикличните промени в ексцентричността на земната орбита (нейната елиптичност), колебанията в ъгъла на наклона на оста на въртене на планетата и прецесията на тази ос могат да причинят значителни промени в климата на Земята. Например, преди около 23 милиона години периодите на минималната стойност на ексцентрицитета на земната орбита и минималната промяна в наклона на оста на въртене на Земята съвпаднаха (именно този наклон е отговорен за промяната на сезоните) . В продължение на 200 хиляди години сезонните промени в климата на Земята бяха минимални, тъй като орбитата на Земята беше почти кръгла, а наклонът на земната ос остана почти непроменен. В резултат на това разликата в летните и зимните температури на полюсите беше само няколко градуса, ледът нямаше време да се стопи през лятото и имаше забележимо увеличение на тяхната площ.

Теорията на Миланкович е била многократно критикувана, тъй като радиационните вариации по тези причини относително малъки бяха изразени съмнения дали такива малки промени в радиацията на високи географски ширини могат да причинят значителни колебания на климата и да доведат до заледявания. През втората половина на ХХв. бяха получени значително количество нови доказателства за глобалните климатични колебания през плейстоцена. Значителна част от тях са колони от океански седименти, които имат важно предимство пред земните седименти, което се състои в много по-голяма цялост на последователността на седиментите, отколкото на сушата, където седиментите често се изместват в космоса и многократно се преотлагат. Тогава беше извършен спектрален анализ на такива океански последователности, датиращи от последните приблизително 500 хиляди години. Две ядра бяха избрани за анализ от централната част на Индийския океан между субтропичната конвергенция и Антарктическия океански полярен фронт (43–46 ° S). Този регион е разположен еднакво далеч от континентите и следователно е слабо засегнат от колебанията в ерозионните процеси върху тях. В същото време районът се характеризира с достатъчно висока скорост на седиментация (повече от 3 cm/1000 години), така че могат да се разграничат климатични колебания с период много по-малък от 20 хиляди години. Относителното съдържание на тежкия кислороден изотоп δО 18 в планктонните фораминифери, видовият състав на съобществата на радиолариите и относителното изобилие (в проценти) на един от видовете радиоларии са избрани като индикатори за климатичните колебания. Cycladophora daviziana.Първият индикатор отразява промените в изотопния състав на океанската вода, свързани с образуването и топенето на ледените покривки в Северното полукълбо. Вторият индикатор показва минали колебания в температурата на повърхностните води (T s) . Третият индикатор е нечувствителен към температурата, но е чувствителен към солеността. Флуктуационните спектри на всеки от трите индикатора показват наличието на три пика (фиг. 3.4). Най-големият пик настъпва приблизително на период от 100 хиляди години, вторият по големина - на 42 хиляди години, третият - на 23 хиляди години. Първият от тези периоди е много близък до периода на изменение на орбиталния ексцентрицитет, като фазите на промените съвпадат. Вторият период на колебания на климатичните показатели съвпада с периода на промени в ъгъла на наклона на земната ос. В този случай се поддържа постоянна фазова връзка. И накрая, третият период съответства на квазипериодични промени в прецесията.

Ориз. 3.4. Спектри на трептене на някои астрономически параметри:

1 - наклон на ос, 2 - прецесия ( а); слънчева светлина при 55°S ш. зима ( b) и на 60° с.ш. ш. лято ( в), както и спектрите на промените в три избрани климатични индикатора през последните 468 хиляди години (Hays J.D., Imbrie J., Shackleton N.J., 1976)

Всичко това ни кара да разглеждаме промените в параметрите на земната орбита и наклона на земната ос като важни фактори за изменението на климата и свидетелства за триумфа на астрономическата теория на Миланкович. В крайна сметка глобалните климатични колебания през плейстоцена могат да се обяснят именно с тези промени (Монин А.С., Шишков Ю.А., 1979).