Milankovičiaus ciklai

Milankovičiaus ciklai – teorija, skirta apibūdinti Žemės orbitinių parametrų bendram poveikiui planetos klimatui. Teoriją sukūrė serbų geofizikas ir astronomas Milutinas Milankovičius, kuris matematiškai įvertino Žemės orbitos ekscentriciteto, ašies polinkio kampo svyravimo, bei precesijos įtaką Žemės klimato sistemai.
Panašias astronomines teorijos nuo XIX a. vystė ir Joseph Adhemar, James Croll bei kiti, tačiau trūko patikimų įrodymų, galinčių jas pagrįsti. Be to, buvo neaišku kurie Žemės orbitinių parametrų periodai turi didžiausią energinę įtaką. Milankovičiaus teorija galutinai buvo patvirtinta 1976 m., kai žurnale „Science“ pasirodė Hays, Imbrie ir Shackleton pagal vandenyno dugno nuosėdų mėginius atlikta studija „Žemės orbitinių parametrų svyravimai: ledynmečių iniciatoriai“.

Orbitinis Žemės judėjimas

Dėl gravitacijos jėgų Saulės sistemoje, Žemei sukantis apie savo ašį bei Saulę, planetos orbitiniai parametrai kinta pagal iš dalies periodinius arba kvazi-periodinius dėsningumus. Milankovičius tyrė Žemės orbitos ekcentriciteto, sukimosi ašies polinkio kampo ir precesijos kaitą. Šių parametrų svyravimai keičia planetos judėjimo trajektoriją ir orientaciją Saulės atžvilgiu, todėl pasikeičia ir planetos gaunamas Saulės spinduliuotės kiekis.

Žemės ašies polinkio kampas

Žemės sukimosi ašies polinkio kampas yra pagrindinė priežastis, dėl kurios Žemėje susidaro vasaros ir žiemos sezonai. Tame planetos pusrutulyje, kuris atgręžtas į Saulę, būna vasara, o priešingame – žiema. Polinkio kampui didėjant, pusrutulis, kuriame būna vasara, gauna daugiau Saulės spinduliuotės, o žiemą atvirkščiai. Metinis Saulės spinduliuotės kiekis dėl ašies polinkio nesikeičia, todėl didėjant šiam kampui, auga metinė kiekvieno pusrutulio (šiaurės ir pietų) gaunamos Saulės spinduliuotės amplitudė, t. y. didėja sezoniniai kontrastai.
Polinkio kampas į orbitos plokštumą (arba kampas tarp statmens į orbitos plokštumą ir sukimosi ašies) kinta 2,4° ribose (nuo 22,1° iki 24,5°). Šis ciklas trunka apytiksliai 41 000 metų. Šiuo metu Žemės ašies polinkio kampas sudaro 23,44° ir toliau mažėja, o minimalią reikšmę (22,1°) pasieks maždaug 11 800 metais. Mažėjant polinkio kampui, žiemos turėtų tapti šiltesnės, o vasaros vėsesnės. Bendras poveikis Žemės klimatui bus vėsinantis.

Žemės ašies precesija

Precesija – tai lėtas Žemės ašies sukimasis apie statmenį į orbitos plokštumą. Šis sukimasis vyksta dėl Saulės ir Mėnulio sukeltos potvynių–atoslūgių bangos trinties su Žemės sferoidu. Precesijos ciklas trunka maždaug 26 000 metų.
Precesijos poveikis klimatui pasireiškia tik kartu su ekscentricitetu. Kuo ekscentricitetas didesnis, tuo ryškesni susidaro sezoniniai Saulės spinduliuotės skirtumai. Pavyzdžiui, šiuo metu Žemė perihelį (artimiausią tašką Saulei) pasiekia, kai Šiaurės pusrutulyje būna žiema, todėl šis pusrutulis gauna daugiau Saulės spinduliuotės ir žiemos tampa šiltesnės. Kita vertus, kai Šiaurės pusrutulyje būna vasara, Žemė pasiekia afelį (tolimiausią tašką nuo Saulės), todėl sumažėja Saulės spinduliuotės kiekis ir vasaros tampa vėsesnės. Kai Žemė afelį ir perihelį pasiekia vykstant lygiadieniams, tiek Šiaurės, tiek Pietų pusrutuliai gauna panašų Saulės spinduliuotės kiekį ir vasaros–žiemos kontrastingumas abiejuose pusrutuliuose tampa panašus.
Vykstant paskutiniam apledėjimui (prieš 20 000–22 000 metų), Žemė perihelį taip pat pasiekdavo, kai Šiaurės pusrutulyje būdavo vasara. Vėsesnėmis vasaromis nespėdavo ištirpti per žiemą susidaręs ledas ir tai buvo viena iš šio apledėjimo susidarymo priežasčių. Šiuo metu data, kai Žemė pasiekia afelį ir perihelį artėja prie lygiadienių datos, todėl sezoniniai kontrastai abiejuose pusrutuliuose turėtų mažėti.