Was passiert, wenn die Erde ihre Umlaufbahn ändert. Was passiert, wenn die Erde ihre Umlaufbahn verlässt? Ein Ausschnitt, der die Änderung der Bahnneigung charakterisiert

Was verursacht den Klimawandel auf der Erde?

Der Astronom Milyutin Milankovich (1879-1958) untersuchte die Veränderung der Umlaufbahn der Erde um die Sonne und die Neigung der Achse unseres Planeten. Er schlug vor, dass zyklische Veränderungen zwischen ihnen die Ursache für den langfristigen Klimawandel sind.

Der Klimawandel ist ein komplexer Prozess, der von vielen Faktoren beeinflusst wird. Die wichtigste ist die Beziehung zwischen der Erde und der Sonne.

Milanković untersuchte drei Faktoren:

    Änderung der Neigung der Erdachse;

    Abweichungen in der Form der Umlaufbahn der Erde um die Sonne;

    Die Präzession der Änderung der Position der Neigung der Achse in Bezug auf die Umlaufbahn..


Die Erdachse steht nicht senkrecht auf der Ebene ihrer Umlaufbahn. Die Neigung beträgt 23,5°. Dies gibt der nördlichen Hemisphäre die Möglichkeit, mehr Sonnenschein zu erhalten und den Tag im Juni zu verlängern. Im Dezember wird die Sonne weniger und der Tag kürzer. Dies erklärt den Wechsel der Jahreszeiten. Auf der Südhalbkugel verlaufen die Jahreszeiten in umgekehrter Reihenfolge.

Abweichung der Erdachse.

Veränderung der Erdumlaufbahn.

Erde

Erde ohne Jahreszeiten, 0° Achsenneigung.

Ende Juni: Sommer auf der Nordhalbkugel, Winter auf der Südhalbkugel.

Ende Dezember: Sommer auf der Nordhalbkugel, Winter auf der Südhalbkugel.

Neigung der Erdachse

Wenn es keine axiale Neigung gäbe, hätten wir keine Jahreszeiten, und Tag und Nacht wären das ganze Jahr über gleich. Die Menge an Sonnenenergie, die einen bestimmten Punkt auf der Erde erreicht, wäre konstant. Jetzt steht die Achse des Planeten in einem Winkel von 23,5°. Im Sommer (seit Juni) auf der Nordhalbkugel stellt sich heraus, dass die nördlichen Breiten mehr Licht erhalten als die südlichen. Die Tage werden länger und die Sonne steht höher. Gleichzeitig ist auf der Südhalbkugel Winter. Die Tage sind kürzer und die Sonne steht tiefer.

AUS Sechs Monate später bewegt sich die Erde auf ihrer Umlaufbahn auf die gegenüberliegende Seite der Sonne. Die Steigung bleibt gleich. Jetzt ist Sommer auf der Südhalbkugel, die Tage sind länger und es gibt mehr Licht. Es ist Winter auf der Nordhalbkugel.

Milankovitch schlug vor, dass die Neigung der Erdachse nicht immer 23,5° beträgt. Von Zeit zu Zeit gibt es Schwankungen. Er berechnete, dass die Änderungen im Bereich von 22,1° bis 24,5° liegen, und wiederholte dies mit einem Zeitraum von 41.000 Jahren. Wenn das Gefälle kleiner ist, ist die Temperatur im Sommer niedriger als gewöhnlich und im Winter höher. Mit zunehmender Steigung werden extremere klimatische Bedingungen beobachtet.

Wie wirkt sich das alles auf das Klima aus? Auch bei steigenden Temperaturen im Winter ist es in äquatorfernen Gebieten noch kalt genug für Schnee. Wenn die Sommer kalt sind, schmilzt der Schnee in hohen Breiten möglicherweise auch im Winter langsamer. Jahr für Jahr wird es geschichtet und bildet einen Gletscher.

Im Vergleich zu Wasser und Land reflektiert Schnee mehr Sonnenenergie in den Weltraum und sorgt so für zusätzliche Abkühlung. Aus dieser Sicht gibt es einen positiven Mechanismus Rückmeldung. Aufgrund des Temperaturabfalls sammelt sich zusätzlich Schnee an und die Gletscher nehmen zu. Die Reflexion nimmt mit der Zeit zu und die Temperatur nimmt ab und so weiter. Vielleicht begannen so die Eiszeiten.

Die Form der Umlaufbahn der Erde um die Sonne

Der zweite von Milankovitch untersuchte Faktor ist die Form der Umlaufbahn der Erde um die Sonne. Die Umlaufbahn ist nicht perfekt rund. Zu bestimmten Jahreszeiten ist die Erde der Sonne näher als sonst. Die Erde erhält viel mehr Energie von der Sonne, da sie so nah wie möglich am Stern (am Perihelpunkt) ist, im Vergleich zur maximalen Entfernung (dem Aphelpunkt).

Die Form der Erdbahn ändert sich zyklisch mit einem Zeitraum von 90.000 und 100.000 Jahren. Manchmal wird die Form länger (elliptisch) als jetzt, sodass der Unterschied in der Menge an Sonnenenergie, die am Perihel und am Aphel empfangen wird, groß ist.

Perihel wird jetzt im Januar beobachtet, Aphel im Juli. Diese Änderung macht das Klima der nördlichen Hemisphäre milder und bringt zusätzliche Wärme im Winter. Auf der Südhalbkugel ist das Klima strenger als bei einer kreisförmigen Umlaufbahn der Erde um die Sonne.

Präzession

Es gibt noch eine weitere Schwierigkeit. Die Ausrichtung der Erdachse ändert sich im Laufe der Zeit. Wie ein Kreisel bewegt sich die Achse im Kreis. Eine solche Bewegung wird Präzessionsbewegung genannt. Der Zyklus einer solchen Bewegung beträgt 22.000 Jahre. Dies bewirkt einen allmählichen Wechsel der Jahreszeiten. Vor elftausend Jahren war die Nordhalbkugel im Dezember näher zur Sonne geneigt als im Juni. Winter und Sommer haben die Plätze getauscht. Nach 11.000 Jahren hat sich alles wieder verändert.

Alle drei Faktoren: axiale Neigung, Bahnform und Präzession verändern das Klima des Planeten. Da dies auf unterschiedlichen Zeitskalen geschieht, ist das Zusammenspiel dieser Faktoren komplex. Manchmal verstärken sie die Wirkung voneinander, manchmal schwächen sie sich ab. Zum Beispiel verursachte die Präzession vor 11.000 Jahren den Beginn des Sommers auf der Nordhalbkugel im Dezember, der Effekt der zunehmenden Sonnenstrahlung am Perihel im Januar und der Abnahme am Aphel im Juli wird den intersaisonalen Unterschied auf der Nordhalbkugel erhöhen, anstatt ihn abzuschwächen wie wir es jetzt kennen. Nicht alles ist so einfach wie es scheint, da sich auch die Daten von Perihel und Aphel verschieben.

Andere Faktoren, die das Klima beeinflussen

Gibt es neben der Verschiebungswirkung der Erdbewegung weitere Faktoren, die das Klima beeinflussen?

Änderung der Neigung der Umlaufbahn der Planeten, Änderung der Neigung der Umlaufbahn des Elektrons
Bahnneigungsänderung künstlicher Satellit - ein Umlaufbahnmanöver, dessen Zweck (im Allgemeinen) darin besteht, den Satelliten mit einer anderen Neigung in eine Umlaufbahn zu bringen. Es gibt zwei Arten dieses Manövers:
  1. Änderung der Neigung der Umlaufbahn zum Äquator. Erzeugt durch Einschalten des Raketentriebwerks im aufsteigenden Knoten der Umlaufbahn (über dem Äquator). Der Impuls wird in der Richtung senkrecht zur Richtung der Bahngeschwindigkeit ausgegeben;
  2. Ändern der Position (Längengrad) des aufsteigenden Knotens am Äquator. Erzeugt durch Einschalten des Raketentriebwerks über dem Pol (im Falle einer polaren Umlaufbahn). Der Impuls wird, wie im vorherigen Fall, in der Richtung senkrecht zur Richtung der Umlaufgeschwindigkeit emittiert. Dadurch verschiebt sich der aufsteigende Knoten der Bahn entlang des Äquators, während die Neigung der Bahnebene zum Äquator unverändert bleibt.

Das Ändern der Neigung der Umlaufbahn ist ein äußerst energieintensives Manöver. Für Satelliten in niedriger Umlaufbahn (mit einer Umlaufgeschwindigkeit von etwa 8 km/s) erfordert die Änderung der Neigung der Umlaufbahn zum Äquator um 45 Grad also ungefähr die gleiche Energie (Zuwachs der charakteristischen Geschwindigkeit) wie für den Start in die Umlaufbahn - etwa 8 km/s. Zum Vergleich kann angemerkt werden, dass die Energiekapazitäten des Space Shuttle es ermöglichen, bei voller Nutzung der Bordtreibstoffversorgung (ca. 22 Tonnen: 8,174 kg Treibstoff und 13,486 kg Oxidationsmittel in den orbitalen Manövriertriebwerken) zu manövrieren Ändern Sie den Wert der Umlaufgeschwindigkeit um nur 300 m/s bzw. die Neigung (beim Manövrieren in einer niedrigen kreisförmigen Umlaufbahn) um etwa 2 Grad. Aus diesem Grund werden künstliche Satelliten (wenn möglich) sofort mit der Zielneigung in die Umlaufbahn geschossen.

In manchen Fällen ist jedoch eine Veränderung der Neigung der Umlaufbahn dennoch unvermeidlich. Wenn also Satelliten von Kosmodromen mit hohen Breiten (z. B. Baikonur) in die geostationäre Umlaufbahn gebracht werden, da es unmöglich ist, das Gerät mit einer Neigung von weniger als der Breite des Kosmodroms sofort in die Umlaufbahn zu bringen, ändert sich die Neigung der Umlaufbahn wird angewandt. Der Satellit wird in eine niedrige Referenzbahn gestartet, wonach nacheinander mehrere mittlere, höhere Bahnen gebildet werden. Die dafür erforderlichen Energiekapazitäten werden von einer auf der Trägerrakete installierten Oberstufe bereitgestellt. Die Neigungsänderung wird im Apogäum einer hohen elliptischen Umlaufbahn vorgenommen, da die Geschwindigkeit des Satelliten an diesem Punkt relativ gering ist und das Manöver weniger Energie kostet (im Vergleich zu einem ähnlichen Manöver in einer niedrigen kreisförmigen Umlaufbahn).

Berechnung der Energiekosten für das Manöver zur Veränderung der Bahnneigung

Die Berechnung des Geschwindigkeitsinkrements (), das zur Durchführung des Manövers erforderlich ist, wird nach folgender Formel berechnet:

  • - Exzentrizität
  • - Periapsis-Argument
  • - wahre Anomalie
  • - Ära
  • - große Halbachse

Anmerkungen

  1. NASA. Lagerung und Verteilung von Treibmitteln. NASA (1998). Abgerufen am 8. Februar 2008. Archiviert vom Original am 30. August 2012.
  2. Treibstoff für Raumfahrzeuge
  3. Bewegungssteuerung von Raumfahrzeugen, M. Knowledge. Raumfahrt, Astronomie - B.V. Rauschenbach (1986).
keine Umlaufbahnen
Typen
Hauptsächlich Box Orbit Acquisition Orbit Elliptical Orbit / High Elliptical Orbit Escape Orbit Dumping Orbit Hyperbolische Flugbahn Geneigte Umlaufbahn / Nicht geneigte Umlaufbahn Oskulierende Umlaufbahn Parabolische Flugbahn Referenzbahn (einschließlich niedriger) Synchrone Umlaufbahn (Halbsynchrone Subsynchrone) Stationäre Umlaufbahn
Geozentrisch Geosynchrone Umlaufbahn Geostationäre Umlaufbahn Sonnensynchrone Umlaufbahn Niedrige Erdumlaufbahn Mittlere Erdumlaufbahn Hohe Erdumlaufbahn Molniya-Umlaufbahn Äquatoriale Umlaufbahn Mondumlaufbahn Polare Umlaufbahn Tundra-TLE-Umlaufbahn
um andere
Himmelskörper und Punkte		 Areosynchrone Umlaufbahn Areostationäre Umlaufbahn Halo-Umlaufbahn Lissajous-Umlaufbahn Zirkumlunare Umlaufbahn Heliozentrische Umlaufbahn Sonnensynchrone Umlaufbahn
Parameter Orbitalmanöver Bielliptische Transferbahn Charakteristischer Geschwindigkeitsspielraum Geo-Transferbahn Gravitationsmanöver Gravity Turn Hohmann-Bahn Low-Cost-Transferbahn Oberth-Effekt Bahnneigungsänderung· Orbitphasenlage · Docking · Transposition, Docking und Extraktion · Fluchtmanöver Weitere Themen der Astrodynamik Himmelskoordinatensystem · Äquatoriales Koordinatensystem · Epoche · Ephemeriden · Keplersche Gesetze · N-Körper-Schwerkraftproblem · Lagrange-Punkte · Störung · Interplanetares Transportnetz
Bahngleichung Apozentrum und Periapsis Bahngeschwindigkeit Gravitationsparameter Bahnzustandsvektoren Spezielle Bahnenergie Spezielles relatives Drehmoment Direkte Bewegung Rückläufige Bewegung Bahnbahn

Änderung der Neigung der Erdbahn, Änderung der Neigung der Umlaufbahn der Planeten, Änderung der Neigung der Umlaufbahn des Elektrons

Ökologie

Die Erde hat vier Jahreszeiten, wenn sie eine Umdrehung um die Sonne macht, all dies geschieht zusammen mit der Zunahme und Abnahme der Länge des Tageslichts während der sechs Monate, die zwischen der Winter- und der Sommersonnenwende liegen.

Wir leben auch in einem 24-Stunden-Tageszyklus, in dem sich die Erde um ihre eigene Achse dreht, außerdem gibt es einen 28-Tage-Zyklus der Rotation des Mondes um die Erde. Diese Zyklen wiederholen sich endlos. In und um diese Zyklen sind jedoch viele Feinheiten verborgen, die die meisten Menschen nicht kennen, nicht erklären können oder einfach nicht bemerken.


10. Höhepunkt

Fakt: Die Sonne steht nicht unbedingt mittags am höchsten.

Je nach Jahreszeit variiert der Sonnenstand am höchsten Punkt. Dies geschieht aus zwei Gründen: Die Erdumlaufbahn ist eine Ellipse, kein Kreis, und die Erde wiederum ist zur Sonne geneigt. Da sich die Erde fast immer mit der gleichen Geschwindigkeit dreht und ihre Umlaufbahn zu bestimmten Jahreszeiten schneller ist als andere, überholt oder hinkt unser Planet manchmal seiner Kreisbahn hinterher.


Änderungen aufgrund der Neigung der Erde lassen sich am besten erkennen, indem Punkte dargestellt werden, die am Äquator der Erde nahe beieinander liegen. Wenn Sie den gepunkteten Kreis um 23,44 Grad (die aktuelle Neigung der Erde) neigen, sehen Sie, dass alle Punkte außer denen, die sich derzeit auf dem Äquator und den Wendekreisen befinden, ihre Länge ändern. Es gibt auch Variationen in der Zeit, in der die Sonne am höchsten steht, diese hängen auch mit der geografischen Länge zusammen, auf der sich der Beobachter befindet, aber dieser Faktor ist für jede Länge konstant.

9. Sonnenaufgangsrichtung

Tatsache: Sonnenaufgang und Sonnenuntergang ändern die Richtung nicht unmittelbar nach der Sonnenwende.

Die meisten Menschen glauben, dass auf der Nordhalbkugel der früheste Sonnenuntergang um die Dezember-Sonnenwende und der späteste Sonnenuntergang um die Juni-Sonnenwende stattfindet. Eigentlich ist es nicht. Sonnenwenden sind einfach Daten, die die Länge der kürzesten und längsten Tageslichtstunden angeben. Zeitliche Änderungen während der Halbtagsperiode führen jedoch zu Änderungen in den Perioden von Sonnenauf- und -untergang.


Während der Sonnenwende im Dezember ist der Mittag jeden Tag 30 Sekunden zu spät. Da sich die Tageslichtstunden um die Sonnenwende herum nicht ändern, verspäten sich sowohl der Sonnenuntergang als auch die Morgendämmerung jeden Tag um 30 Sekunden. Da der Sonnenuntergang zur Wintersonnenwende spät ist, hat der früheste Sonnenuntergang Zeit, um "zu passieren". Zur gleichen Zeit, am selben Tag, kommt der Sonnenaufgang auch spät, Sie müssen auf den spätesten Sonnenaufgang warten.

Es kommt auch vor, dass der späteste Sonnenuntergang kurz nach der Sommersonnenwende und der früheste Sonnenaufgang kurz vor der Sommersonnenwende stattfindet. Dieser Unterschied ist jedoch im Vergleich zur Sonnenwende im Dezember nicht so signifikant, da die Änderung der Mittagszeit aufgrund der Exzentrizität bei dieser Sonnenwende von den Mittagsänderungen aufgrund der Neigung abhängt, aber die Änderungsrate insgesamt positiv ist.

8 Elliptische Erdumlaufbahn

Die meisten Menschen wissen, dass sich die Erde in einer Ellipse um die Sonne dreht, nicht in einem Kreis, aber die Exzentrizität der Erdumlaufbahn beträgt etwa 1/60. Ein Planet, der sich um seine Sonne dreht, hat immer eine Exzentrizität zwischen 0 und 1 (wobei 0 gezählt wird, aber 1 nicht gezählt wird). Eine Exzentrizität von 0 bedeutet, dass die Umlaufbahn ein perfekter Kreis mit der Sonne im Zentrum und dem sich mit konstanter Geschwindigkeit drehenden Planeten ist.


Die Existenz einer solchen Umlaufbahn ist jedoch äußerst unwahrscheinlich, da es ein Kontinuum möglicher Exzentrizitäten gibt, die in einer geschlossenen Umlaufbahn durch Teilen der Entfernung zwischen der Sonne und dem Mittelpunkt der Ellipse gemessen werden. Die Umlaufbahn wird länger und dünner, wenn sich die Exzentrizität 1 nähert. Der Planet dreht sich immer schneller, wenn er sich der Sonne nähert, und wird langsamer, wenn er sich von ihr entfernt. Wenn die Exzentrizität größer oder gleich 1 ist, dann dreht sich der Planet einmal um seine Sonne und fliegt für immer ins All.

7. Erde wackelt

Die Erde durchläuft periodisch Schwingungen. Dies ist hauptsächlich auf den Einfluss von Gravitationskräften zurückzuführen, die die äquatoriale Wölbung der Erde „dehnen“. Auch Sonne und Mond üben Druck auf diese Wölbung aus und erzeugen so das Taumeln der Erde. Für alltägliche astronomische Beobachtungen sind diese Effekte jedoch vernachlässigbar.


Neigung und Länge der Erde haben einen Zeitraum von 18,6 Jahren, die Zeit, die der Mond benötigt, um einen Kreis durch die Knoten zu ziehen und zwischen zwei Wochen und sechs Monaten zu oszillieren. Die Dauer hängt von der Umlaufbahn der Erde um die Sonne und der Umlaufbahn des Mondes um die Erde ab.

6. Flache Erde

Tatsache (irgendwie): Die Erde ist wirklich flach.

Die galiläischen Katholiken hatten vielleicht nur am Rande Recht mit ihrer Annahme, dass die Erde eine Scheibe sei. So kam es, dass die Erde eine fast kugelförmige Form hat, aber an den Polen leicht abgeflacht ist. Der Äquatorialradius der Erde beträgt 6378,14 km, während ihr Polarradius 6356,75 km beträgt. Folglich mussten Geologen verschiedene Versionen von Breitengraden entwickeln.


Die geozentrische Breite wird durch die visuelle Breite gemessen, dh es ist der Winkel relativ zum Äquator zum Erdmittelpunkt. Die geografische Breite ist die Breite aus Sicht des Beobachters, nämlich der Winkel, der aus der Äquatorlinie und der geraden Linie besteht, die unter den Füßen der Person verläuft. Die geografische Breite ist der Standard zum Erstellen von Karten und zum Bestimmen von Koordinaten. Die Messung des Winkels zwischen Erde und Sonne (wie weit nördlich oder südlich die Sonne je nach Jahreszeit auf die Erde scheint) findet jedoch immer im geozentrischen System statt.

5. Präzession

Die Erdachse zeigt nach oben. Außerdem dreht sich die Ellipse, die die Erdumlaufbahn bildet, sehr langsam, wodurch die Form der Erdbewegung um die Sonne einem Gänseblümchen sehr ähnlich ist.


In Verbindung mit beiden Arten von Präzession haben Astronomen drei Arten von Jahren identifiziert: ein siderisches Jahr (365, 256 Tage), das eine Umlaufbahn relativ zu fernen Sternen hat; ein anomales Jahr (365.259 Tage), das ist der Zeitraum, in dem sich die Erde vom sonnennächsten Punkt (Perihel) zum sonnenfernsten Punkt (Aphel) und zurück bewegt; tropisches Jahr (365, 242 Tage), das von einem Tag des Frühlingsäquinoktiums zum nächsten dauert.

4. Milankovitch-Zyklen

Der Astronom Milyutin Milankovitch entdeckte Anfang des 20. Jahrhunderts, dass Neigung, Exzentrizität und Präzession der Erde keine Konstanten sind. Über einen Zeitraum von etwa 41.000 Jahren macht die Erde einen Zyklus, in dem sie sich von 24,2 - 24,5 Grad auf 22,1 - 22,6 Grad und zurück neigt. Gegenwärtig nimmt die Neigung der Erdachse ab, und wir sind genau auf halbem Weg zur minimalen Neigung von 22,6 Grad, die in etwa 12.000 Jahren erreicht wird. Die Exzentrizität der Erde durchläuft einen viel unregelmäßigeren Zyklus, der 100.000 Jahre dauert, während dieser Zeit schwankt sie zwischen 0,005 und 0,05.


Wie bereits erwähnt, liegt sein Indikator derzeit bei 1/60 oder 0,0166, aber jetzt ist er rückläufig. Sie wird ihr Minimum in 28.000 Jahren erreichen. Er schlug vor, dass diese Zyklen die Eiszeit verursachen. Wenn die Neigungs- und Exzentrizitätswerte besonders hoch sind und die Präzessionen so sind, dass die Erde von der Sonne weg oder zur Sonne hin geneigt ist, dann haben wir auf der Westhalbkugel einen zu kalten Winter mit zu viel Eis Schmelzen im Frühjahr oder Sommer.

3. Verlangsamung der Rotation

Aufgrund der Reibung, die durch die Gezeiten und Streupartikel im Weltraum verursacht wird, verlangsamt sich die Geschwindigkeit der Erdrotation allmählich. Es wird geschätzt, dass die Erde jedes Jahrhundert fünf Hundertstel Sekunden länger braucht, um sich einmal zu drehen. Zu Beginn der Erdentstehung dauerte der Tag nicht mehr als 14 Stunden statt heute 24. Die Verlangsamung der Erdrotation ist der Grund dafür, dass wir alle paar Jahre einen Bruchteil einer Sekunde an Tageslänge verlängern.


Der Zeitpunkt, an dem unser 24-Stunden-System nicht mehr relevant ist, ist jedoch so weit entfernt, dass fast niemand Vermutungen darüber anstellt, was wir mit der entstandenen zusätzlichen Zeit tun werden. Einige glauben, dass wir jedem Tag eine bestimmte Zeitspanne hinzufügen könnten, die uns schließlich einen 25-Stunden-Tag geben könnte, oder die Länge der Stunde ändern könnten, indem wir den Tag in 24 gleiche Teile teilen.

2. Der Mond entfernt sich

Der Mond entfernt sich jedes Jahr um 4 Zentimeter von seiner Erdumlaufbahn. Das liegt an den Gezeiten, die es auf die Erde „bringt“.


Die auf die Erde einwirkende Schwerkraft des Mondes verzerrt der Erdkruste um wenige Zentimeter. Da sich der Mond viel schneller dreht als seine Bahnen, ziehen die Ausbuchtungen den Mond mit und ziehen ihn aus seiner Bahn.

1. Saisonalität

Sonnenwende und Tagundnachtgleiche sind Symbole für den Beginn der jeweiligen Jahreszeiten und nicht für deren Mitte. Das liegt daran, dass die Erde Zeit braucht, um sich aufzuwärmen oder abzukühlen. Somit zeichnet sich die Saisonalität durch die entsprechende Länge des Tageslichts aus. Dieser Effekt wird als saisonale Verzögerung bezeichnet und variiert je nach geografischem Standort des Beobachters. Je weiter sich eine Person von den Polen entfernt, desto geringer ist die Tendenz, zurückzubleiben.


In vielen nordamerikanischen Städten beträgt die Verzögerung normalerweise etwa einen Monat, was dazu führt, dass das kälteste Wetter am 21. Januar und das wärmste am 21. Juli ist. Menschen, die in solchen Breiten leben, genießen jedoch die warmen Sommertage Ende August, tragen leichte Kleidung und gehen sogar an den Strand. Gleichzeitig entspricht das gleiche Datum auf der "anderen Seite" der Sommersonnenwende ungefähr dem 10. April. Viele Menschen werden nur in Erwartung des Sommers bleiben.

Es gibt 3 Möglichkeiten zum Deorbiting: Wechseln Sie in eine neue Umlaufbahn (die wiederum näher oder weiter von der Sonne entfernt oder sogar sehr lang sein kann), fallen Sie in die Sonne und verlassen Sie das Sonnensystem. Betrachten Sie nur die dritte Option, die meiner Meinung nach die interessanteste ist.

Wenn wir uns weiter von der Sonne entfernen, wird es weniger ultraviolettes Licht für die Photosynthese geben und die Durchschnittstemperatur auf dem Planeten wird von Jahr zu Jahr sinken. Pflanzen werden als erste darunter leiden, was zu schweren Schocks für Nahrungsketten und Ökosysteme führen wird. Und die Eiszeit wird schnell genug kommen. Die einzigen Oasen mit mehr oder weniger Bedingungen befinden sich in der Nähe von geothermischen Quellen und Geysiren. Aber nicht lange.

Nach einer bestimmten Anzahl von Jahren (übrigens wird es keine Jahreszeiten mehr geben) beginnen in einer bestimmten Entfernung von der Sonne ungewöhnliche Regenfälle auf der Oberfläche unseres Planeten. Es wird Sauerstoffregen geben. Wenn Sie Glück haben, schneit es vielleicht vor Sauerstoff. Ob sich die Menschen an der Oberfläche daran anpassen können, kann ich nicht mit Sicherheit sagen - es wird auch keine Nahrung geben, Stahl wird unter solchen Bedingungen zu zerbrechlich sein, daher ist unklar, wie man Kraftstoff gewinnt. Die Oberfläche des Ozeans wird bis zu einer festen Tiefe gefrieren, die Eiskappe wird die gesamte Oberfläche des Planeten mit Ausnahme der Berge aufgrund der Eisausdehnung bedecken - unser Planet wird weiß.

Aber die Temperatur des Planetenkerns, des Mantels, wird sich nicht ändern, so dass unter der Eiskappe in einer Tiefe von mehreren Kilometern die Temperatur ziemlich erträglich bleiben wird. (Wenn Sie eine solche Mine graben und ständig Nahrung und Sauerstoff bereitstellen, können Sie dort sogar leben)

Das Lustigste ist in den Tiefen des Meeres. Wo auch jetzt noch kein Lichtstrahl durchdringt. Dort, in mehreren Kilometern Tiefe unter der Meeresoberfläche, gibt es ganze Ökosysteme, die absolut nicht von der Sonne, der Photosynthese oder der Sonnenwärme abhängig sind. Sie haben ihre eigenen Stoffkreisläufe, Chemosynthese statt Photosynthese, und die gewünschte Temperatur wird durch die Wärme unseres Planeten aufrechterhalten (vulkanische Aktivität, heiße Unterwasserquellen usw.) Da die Temperatur im Inneren unseres Planeten durch seine Schwerkraft bereitgestellt wird, Masse, auch ohne Sonne, dann werden außerhalb der Sonnensysteme stabile Bedingungen dort aufrechterhalten, die gewünschte Temperatur. Und das Leben, das in den Tiefen des Meeres, auf dem Grund des Ozeans, brodelt, wird nicht einmal bemerken, dass die Sonne untergegangen ist. Dieses Leben wird nicht einmal wissen, dass sich unser Planet einst um die Sonne drehte. Vielleicht entwickelt es sich.

Es ist auch unwahrscheinlich, aber auch möglich, dass ein Schneeball - die Erde eines Tages, nach Milliarden von Jahren, zu einem der Sterne unserer Galaxie fliegt und in seine Umlaufbahn fällt. Es ist auch möglich, dass unser Planet in dieser Umlaufbahn eines anderen Sterns "auftaut" und günstige Bedingungen für das Leben auf der Oberfläche auftreten. Vielleicht wird das Leben in den Tiefen des Meeres, nachdem es diesen ganzen Weg überwunden hat, wieder an die Oberfläche kommen, wie es bereits einmal geschehen ist. Vielleicht wird als Folge der Evolution auf unserem Planeten danach wieder intelligentes Leben auftauchen. Und schließlich finden sie vielleicht noch erhaltene Medien mit Fragen und Antworten zum Standort in den Überresten eines der Rechenzentren

bekannt drei zyklische Prozesse, was zu langsamen, sogenannten säkularen Schwankungen der Werte der Sonnenkonstante führt. Diese Schwankungen der Sonnenkonstante sind normalerweise mit den entsprechenden säkularen Klimaänderungen verbunden, was sich in den Arbeiten von M.V. Lomonossow, A. I. Voeikova und andere. astronomische Hypothese von M. Milankovich Erklärung von Veränderungen des Erdklimas in der geologischen Vergangenheit. Die säkularen Schwankungen der Sonnenkonstante sind mit langsamen Änderungen der Form und Position der Erdumlaufbahn sowie der Ausrichtung der Erdachse im Weltall aufgrund der gegenseitigen Anziehungskraft der Erde und anderer Planeten verbunden. Da die Massen anderer Planeten Sonnensystem viel geringer als die Masse der Sonne, manifestiert sich ihr Einfluss in Form kleiner Störungen der Elemente der Erdumlaufbahn. Aufgrund des komplexen Zusammenspiels der Gravitationskräfte ist die Bahn der Erde um die Sonne keine konstante Ellipse, sondern eine komplexe geschlossene Kurve. Die Einstrahlung der Erde, die dieser Kurve folgt, ändert sich kontinuierlich.

Der erste zyklische Prozess ist Veränderung der Form der Umlaufbahn von elliptisch bis fast kreisförmig mit einem Zeitraum von etwa 100.000 Jahren; Dies wird als Exzentrizitätsschwankung bezeichnet. Die Exzentrizität charakterisiert die Dehnung der Ellipse (kleine Exzentrizität - eine runde Umlaufbahn, große Exzentrizität - Umlaufbahn - eine längliche Ellipse). Das zeigen Schätzungen charakteristische Zeit die Änderung der Exzentrizität beträgt 10 5 Jahre (100.000 Jahre).

Reis. 3.1 − Änderung der Exzentrizität der Erdbahn (nicht maßstabsgetreu) (aus J. Silver, 2009)

Änderungen der Exzentrizität sind nicht periodisch. Sie schwanken im Bereich von 0,0163 bis 0,0658 um den Wert 0,028. Gegenwärtig beträgt die Exzentrizität der Umlaufbahn 0,0167 und nimmt weiter ab, und ihr Mindestwert wird in 25.000 Jahren erreicht. Es werden auch längere Perioden der Abnahme der Exzentrizität angenommen - bis zu 400.000 Jahre. Eine Änderung der Exzentrizität der Erdumlaufbahn führt zu einer Änderung des Abstandes zwischen Erde und Sonne und folglich der pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit senkrecht dazu aufgenommenen Energiemenge Sonnenstrahlen an der Spitze der Atmosphäre. Es wird erhalten, dass, wenn sich die Exzentrizität von 0,0007 auf 0,0658 ändert, die Differenz zwischen den Sonnenenergieflüssen von der Exzentrizität für die Fälle, wenn die Erde das Perihel und das Aphel der Umlaufbahn passiert, sich von 7 auf 20–26 % der Sonnenkonstante ändert. Derzeit ist die Umlaufbahn der Erde leicht elliptisch und der Unterschied im Sonnenenergiefluss beträgt etwa 7%. Während der größten Elliptizität kann dieser Unterschied 20–26 % erreichen. Daraus folgt, dass sich bei kleinen Exzentrizitäten die auf der Erde ankommende Sonnenenergie, die sich im Perihel (147 Mio. km) oder Aphel (152 Mio. km) der Umlaufbahn befindet, nur unwesentlich unterscheidet. Bei der größten Exzentrizität kommt mehr Energie zum Perihel als zum Aphel, und zwar um einen Wert, der einem Viertel der Sonnenkonstante entspricht. Bei den Exzentrizitätsschwankungen wurden folgende charakteristische Perioden identifiziert: ca. 0,1; 0,425 und 1,2 Ma.

Der zweite zyklische Prozess ist eine Änderung der Neigung der Erdachse zur Ebene der Ekliptik, die einen Zeitraum von etwa 41.000 Jahren hat. In dieser Zeit ändert sich die Neigung von 22,5° (21.1) auf 24,5° (Abb. 3.2). Derzeit beträgt er 23 ° 26 "30". Eine Vergrößerung des Winkels führt zu einer Erhöhung der Sonnenhöhe im Sommer und einer Verringerung im Winter. Gleichzeitig nimmt die Sonneneinstrahlung in hohen Breitengraden zu Äquator wird sie leicht abnehmen Je kleiner diese Neigung, desto kleiner der Unterschied zwischen Winter und Sommer Wärmere Winter sind schneereicher und kältere Sommer verhindern, dass der gesamte Schnee schmilzt Schnee sammelt sich auf der Erde an und lässt Gletscher wachsen Mit zunehmender Neigung werden die Jahreszeiten größer ausgeprägt, die Winter sind kälter und es gibt weniger Schnee, und die Sommer sind wärmer mit mehr Schnee und Eis. Dies trägt zum Rückzug der Gletscher in die Polarregionen bei. Eine Vergrößerung des Winkels erhöht also die saisonalen, verringert jedoch die Breitengradunterschiede in der Menge der Sonnenstrahlung auf der Erde.

Reis. 3.2 - Änderung der Neigung der Erdrotationsachse im Laufe der Zeit (aus J. Silver, 2009)

Der dritte zyklische Prozess ist die Schwingung der Rotationsachse der Erdkugel, Präzession genannt. Präzession der Erdachse- Dies ist die langsame Bewegung der Rotationsachse der Erde entlang eines Kreiskegels. Die Veränderung der Orientierung der Erdachse im Weltall ist auf die Diskrepanz zwischen dem Erdmittelpunkt aufgrund seiner Abflachung und der Anziehungsachse Erde-Mond-Sonne zurückzuführen. Dadurch beschreibt die Erdachse eine bestimmte Kegelfläche (Abb. 3.3). Die Periode dieser Schwingung beträgt etwa 26.000 Jahre.

Reis. 3.3 - Präzession der Erdumlaufbahn

Aktuell ist die Erde im Januar näher an der Sonne als im Juni. Aber aufgrund der Präzession in 13.000 Jahren wird er im Juni näher an der Sonne sein als im Januar. Dies wird zu einer Zunahme saisonaler Temperaturschwankungen auf der Nordhalbkugel führen. Die Präzession der Erdachse führt zu einer gegenseitigen Veränderung der Lage der Punkte der Winter- und Sommersonnenwende relativ zum Perihel der Umlaufbahn. Der Zeitraum, in dem sich die gegenseitige Position des Perihels der Umlaufbahn und des Punktes der Wintersonnenwende wiederholt, beträgt 21.000 Jahre. Noch vor relativ kurzer Zeit, im Jahr 1250, fiel das Perihel der Umlaufbahn mit dem Punkt der Wintersonnenwende zusammen. Die Erde passiert jetzt das Perihel am 4. Januar und die Wintersonnenwende findet am 22. Dezember statt. Der Unterschied zwischen ihnen beträgt 13 Tage oder 12º65“. fiel mit dem Perihel zusammen.

Bei kleinen Exzentrizitäten führt die Position der Punkte der Sommer- und Wintersonnenwende relativ zum Perihel der Umlaufbahn nicht zu einer signifikanten Änderung der Wärmemenge, die im Winter und in die Erde gelangt Sommersaison. Das Bild ändert sich dramatisch, wenn die Bahnexzentrizität groß ist, beispielsweise 0,06. Eine solche Exzentrizität war vor 230.000 Jahren und wird in 620.000 Jahren sein. Bei großen Exzentrizitäten der Erde geht der Teil der Umlaufbahn neben dem Perihel, wo die Menge an Sonnenenergie am größten ist, schnell vorbei, und der verbleibende Teil der langgestreckten Umlaufbahn durch das Frühlingsäquinoktium zeigt zum Aphel - langsam, bei a große Entfernung von der Sonne für eine lange Zeit. Wenn zu diesem Zeitpunkt Perihel und Wintersonnenwende zusammenfallen, erlebt die Nordhalbkugel einen kurzen warmen Winter und einen langen kühlen Sommer, während die Südhalbkugel einen kurzen warmen Sommer und einen langen kalten Winter erlebt. Wenn jedoch der Punkt der Sommersonnenwende mit dem Perihel der Umlaufbahn zusammenfällt, werden auf der Nordhalbkugel heiße Sommer und lange kalte Winter beobachtet und umgekehrt auf der Südhalbkugel. Ein langer, kühler und feuchter Sommer ist ein günstiger Faktor für das Wachstum von Gletschern in der Hemisphäre, wo sich der Hauptteil des Landes konzentriert.

Somit überlagern sich alle aufgeführten Variationen der Sonneneinstrahlung unterschiedlicher Größenordnung und ergeben einen komplexen säkularen Verlauf von Änderungen der Sonnenkonstante und folglich einen signifikanten Einfluss auf die Bedingungen der Klimabildung durch Änderung der Sonneneinstrahlung . Die stärksten Schwankungen der Sonnenwärme werden ausgedrückt, wenn alle diese drei zyklischen Prozesse in Phase zusammenfallen. Dann sind große Vereisungen oder das vollständige Abschmelzen von Gletschern auf der Erde möglich.

Eine detaillierte theoretische Beschreibung der Mechanismen des Einflusses astronomischer Zyklen auf das Erdklima wurde in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts vorgeschlagen. herausragender serbischer Astronom und Geophysiker Milutin Milanković, der die Theorie der Periodizität von Eiszeiten entwickelte. Milankovitch stellte die Hypothese auf, dass zyklische Änderungen der Exzentrizität der Erdbahn (ihrer Elliptizität), Schwankungen des Neigungswinkels der Rotationsachse des Planeten und der Präzession dieser Achse erhebliche Klimaänderungen auf der Erde verursachen können. Beispielsweise fielen vor etwa 23 Millionen Jahren die Perioden des Mindestwerts der Exzentrizität der Erdumlaufbahn und der Mindeständerung der Neigung der Erdrotationsachse zusammen (diese Neigung ist für den Wechsel der Jahreszeiten verantwortlich). . 200.000 Jahre lang waren die saisonalen Klimaänderungen auf der Erde minimal, da die Erdumlaufbahn fast kreisförmig war und die Neigung der Erdachse nahezu unverändert blieb. Infolgedessen betrug der Temperaturunterschied zwischen Sommer und Winter an den Polen nur wenige Grad, das Eis hatte im Sommer keine Zeit zum Schmelzen und es gab eine merkliche Vergrößerung ihrer Fläche.

Milankovitchs Theorie ist wiederholt kritisiert worden, da aus diesen Gründen Strahlungsschwankungen auftreten relativ klein, und es wurden Zweifel geäußert, ob solch kleine Strahlungsänderungen in hohen Breiten erhebliche Klimaschwankungen verursachen und zu Vereisungen führen könnten. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. es wurde eine beträchtliche Menge an neuen Beweisen zu globalen Klimaschwankungen im Pleistozän gewonnen. Ein erheblicher Teil von ihnen sind Säulen ozeanischer Sedimente, die gegenüber terrestrischen Sedimenten einen wichtigen Vorteil haben, der in einer viel größeren Integrität der Sedimentabfolge besteht als an Land, wo Sedimente oft im Weltraum verschoben und wiederholt wieder abgelagert wurden. Dann wurde eine Spektralanalyse solcher ozeanischer Sequenzen durchgeführt, die bis in die letzten etwa 500.000 Jahre zurückreichen. Für die Analyse wurden zwei Kerne aus dem zentralen Teil des Indischen Ozeans zwischen der subtropischen Konvergenz und der ozeanischen Polarfront der Antarktis (43–46° S) ausgewählt. Diese Region liegt gleich weit von den Kontinenten entfernt und ist daher wenig von Schwankungen der Erosionsprozesse auf diesen betroffen. Gleichzeitig zeichnet sich das Gebiet durch eine ausreichend hohe Sedimentationsrate (mehr als 3 cm/1000 Jahre) aus, so dass Klimaschwankungen mit einem Zeitraum von deutlich weniger als 20.000 Jahren erkennbar sind. Als Indikatoren für Klimaschwankungen wurden der relative Gehalt des schweren Sauerstoffisotops δО 18 in planktonischen Foraminiferen, die Artenzusammensetzung von Radiolariengemeinschaften und die relative Häufigkeit (in Prozent) einer der Radiolarienarten ausgewählt. Cycladophora daviziana. Der erste Indikator spiegelt Änderungen in der Isotopenzusammensetzung des Ozeanwassers wider, die mit der Bildung und dem Schmelzen von Eisschilden in der nördlichen Hemisphäre verbunden sind. Der zweite Indikator zeigt vergangene Schwankungen der Oberflächenwassertemperatur (T s) . Der dritte Indikator ist temperaturunempfindlich, aber empfindlich gegenüber Salzgehalt. Die Schwankungsspektren jedes der drei Indikatoren zeigen das Vorhandensein von drei Peaks (Abb. 3.4). Der größte Höhepunkt tritt ungefähr in einem Zeitraum von 100.000 Jahren auf, der zweitgrößte - bei 42.000 Jahren, der dritte - bei 23.000 Jahren. Die erste dieser Perioden liegt sehr nahe an der Änderungsperiode der Orbitalexzentrizität, und die Phasen der Änderungen fallen zusammen. Die zweite Periode der Schwankungen der Klimaindikatoren fällt mit der Periode der Änderungen des Neigungswinkels der Erdachse zusammen. In diesem Fall wird eine konstante Phasenbeziehung aufrechterhalten. Schließlich entspricht die dritte Periode quasi-periodischen Änderungen in der Präzession.

Reis. 3.4. Schwingungsspektren einiger astronomischer Parameter:

1 - Achsenneigung, 2 - Präzession ( a); Sonneneinstrahlung bei 55°S Sch. Winter ( b) und bei 60° N. Sch. Sommer ( in) sowie die Spektren der Veränderungen dreier ausgewählter Klimaindikatoren in den letzten 468.000 Jahren (Hays J.D., Imbrie J., Shackleton N.J., 1976)

All dies lässt uns Änderungen in den Parametern der Erdbahn und der Neigung der Erdachse als wichtige Faktoren des Klimawandels betrachten und zeugt vom Triumph der astronomischen Theorie von Milankovitch. Letztendlich lassen sich globale Klimaschwankungen im Pleistozän genau durch diese Veränderungen erklären (Monin A.S., Shishkov Yu.A., 1979).