Milankovičovy cykly

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Tabulka znázorňující minulé i budoucí zemské orbitální cykly:
ε -oblikvita (náklon zemské osy)
e -excentricita
π - šířka perihelu
esin (π) - index precese
Tyto faktory spolu s oblikvitou kontrolují sezónní cykly zemí přijatého slunečního záření, které se po přepočtu na jeden den vyjadřují Q−den.
Bentické foraminifera a vrtné jádra ledu z antarktické stanice Vostok jsou dva nezávisle získány údaje o stavu vodní hladiny a teplotě oceánu. Vertikální linie jsou současné klimatické podmínky v roce 2000.

Milankovičova teorie nebo Milankovičovy (klimatické) cykly jsou kvaziperiodicky se opakující systematické změny v příjmu slunečního záření, způsobené výkyvy v oběhu Země tělesa kolem Slunce v kombinaci s nehomogenitou příjmu Zemí (různé albedo či možnost zalednění na různých hemisférách).[1] Tyto změny mohou na Zemi ovlivňovat řadu klimatických parametrů, jako například změny podnebí (zalednění, globální oteplování) ale ovlivňují i další geologické činitele jako je např. cyklická sedimentace.[2]

Historie objevu[editovat | editovat zdroj]

Vliv astronomických cyklů již roku 1842 předpokládal Joseph Adhémar, když spojoval dobu ledovou s astronomicky dlouhými zimami. Poté James Croll argumentoval, že je to spíše vzdáleností od Slunce, ale špatně předpokládal, že doby ledové nastávají, když je v zimě (na severní polokouli) Země dále od Slunce.[3] Jejich návrhy byly neúplné a jejich závěry nesprávné.

Cykly jsou pojmenovány jsou podle srbského fyzika a matematika Milutina Milankoviće (1879 - 1958), který jako první během první světové války podal důkazy o existenci zmíněných cyklů (publikace v 1941). Milanković podal matematické zdůvodnění toho, jak mohou souviset klimatické cykly s cyklickými orbitálními pohyby Země jako je excentricita, precese a oblikvita (sklon rotační osy).[4]

Jejich potvrzení bylo dlouhou dobu komplikované, kvůli absenci přesvědčivě datovatelných důkazů. Roku 1968 byla publikována vědecká práce, která ukazovala na periodicitu sedimentů,[5] ale ve stejném časopise byla týž rok možnost mechanismu cyklů zpochybněna.[6] Až do začátku výzkumu vrtných jader projektu Deep Sea Drilling Project, sumarizovaném v článku Hayse, Imbrieho a Shackletona v časopise Science v roce 1976[7] nebyl astronomickým cyklům přikládán velký význam.[1]

Popis[editovat | editovat zdroj]

Zemská osa uskuteční jeden cyklus precese za přibližně 26 000 let (způsobuje Van Houtenův cyklus). Současně dochází ke změně sklonu osy mezi 22,1 a 24,5° v 41 000 ročních cyklech jako důsledek gravitačního působení na rovníkové vyboulení Země.[8] Excentricita zemské dráhy vyjadřuje změny oběžné dráhy Země z eliptické na téměř kruhovou. Cykly způsobené tímto dějem (zvané krátko modulující) se opakují každých přibližně 96 000 až 127 000 let[9] a pak také s periodou přibližně 405 000 let (McLaughlinův cyklus)[10] díky záznějové frekvenci gravitačního působení Jupiteru (s periodou 304 tisíc let precese perihelu) a Venuše (174 tisíc let).[11] Je zde vlivem Marsu (s periodou 72,3 tisíc let) a Země (s periodou 74,6 tisíc let) i tzv. dlouze modulující záznějový cyklus 2 400 000 let dlouhý.[12] Patrně existují i cykly s periodou 9 až 10 milionů let a 35 až 36 milionů let.[13][14] Roku 2018 byla nalezena souvislost El Niño (ENSO) s lunárním cyklem slapů Měsíce s periodou 18,6 let (jejíž důsledkem je i nutace, která je krátkodobou změnou precese).[15][16] Perioda 40000 let také může ovlivňovat monzuny a tak i periodickou tvorbu pouští.[17] Také změna výstřenosti pohybu Jupitera vlivem Saturnu s periodou zhruba 60 let může pomocí prachu a meteoritů modulovat s danou periodou klima na Zemi.[18] I impakty meteoritů jsou korelovány s klimatickou periodou 400 tisíc let.[19]

Opakující se cykly jsou poměrně dobře zaznamenány ve fosilním stavu.[20] Podobné cykly jsou zaznamenány i 200 milionů let staré,[21][22] tedy v době vyšších teplot bez ledovců na pólech,[23] takže ne nutně spouštěly doby ledové. Nadále však existují různé obtíže při prokazování některých částí teorie. Např. to, že cyklus excentricity opakující se každých zhruba 100 000 let má mít podle teorie mnohem menší dopad než cyklus precese a oblikvity (sklonu osy). Poslední doby ledové ale mají spíše kvaziperiodu 100 000 let (s asymetrickým průběhem). Teorií očekávaná perioda 40 000 let skončila přechodem ve středním pleistocénu.[24][25] Možná za to může snížené promíchávání vody v oceánech, které vedlo k intenzifikaci dob ledových a vymizení periody 40 000 let.[26] Nebo i zmenšená sopečná činnost.[27] Nicméně v křídě by šlo periodu přibližně 40 tisíc let vysvětlit biochemickou oscilací v mořích mezi dvěma stavy.[28] Cyklus 400 000 let lze také v záznamech z poslední doby nalézt.[29] Cykly pak mohou periodicky ovlivnit i evoluci života.[30]

Pokračováním výzkumů vrtů v ledovcích v Grónsku a na Antarktidě došli vědci k závěru, že na severní i jižní polokouli došlo za poslední 2 miliony let k 20 cyklům nárůstu a poklesu ledovcové pokrývky.[zdroj?]

Předpověď fáze cyklu není snadná, protože elementy dráhy se v dlouhodobém měřítku chovají chaoticky (například problém tří těles). Teorie chaosu ukazuje, že astronomické kvaziperiodické cykly a klimatické kvaziperiodické cykly nemusejí mít stabilní fázový rozdíl a tudíž může být korelace mezi nimi čistě náhodná.[31]

Změnu stavu mezi dobou ledovou a meziledovou pak patrně ovlivní ledové hory plovoucí od Antarktidy.[32]

Dezinformace[editovat | editovat zdroj]

IPCC zastává názor, že hlavním spouštěcím mechanismem dob ledových a meziledových jsou tyto astronomické cykly.[33] Od konce roku 2019 se však šíří hoax pramenící z nepochopeného či záměrně dezinterpretovaného výkladu Milankovičových cyklů. Hoax šířený dezinformačními weby mj. tvrdí, že Milankovičovy cykly jsou hlavní příčinou změn klimatu, a tedy i v současnosti pozorovaného globálního oteplování, mylně ale interpretují délku cyklů a namísto desítek tisíc let jim připisují i oteplování trvající několik desetiletí.[34]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Milankovičov cyklus na slovenské Wikipedii.

  1. STACEY, Kevin; UNIVERSITY, Brown. Earth's orbital variations and sea ice synch glacial periods. phys.org [online]. 2017-01-26 [cit. 2021-10-15]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. Kusky, T., 2005, Encyclopedia of Earth Sciences. Facts On File, Inc., New York, s. 278 – 280
  3. RAYMO, Maureen E.; HUYBERS, Peter. Unlocking the mysteries of the ice ages. S. 284–285. Nature [online]. 2008-01. Roč. 451, čís. 7176, s. 284–285. Dostupné online. DOI 10.1038/nature06589. (anglicky) 
  4. New research shows Earth's tilt influences climate change. phys.org [online]. 2015-12-14 [cit. 2021-10-15]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. BROECKER, Wallace S.; THURBER, David L.; GODDARD, John; KU, Teh-lung; MATTHEWS, R. K.; MESOLELLA, Kenneth J. Milankovitch Hypothesis Supported by Precise Dating of Coral Reefs and Deep-Sea Sediments. S. 297–300. Science [online]. 1968-01-19. Roč. 159, čís. 3812, s. 297–300. Dostupné online. DOI 10.1126/science.159.3812.297. (anglicky) 
  6. SHAW, David M.; DONN, William L. Milankovitch Radiation Variations: A Quantitative Evaluation. S. 1270–1272. Science [online]. 1968-12-13. Roč. 162, čís. 3859, s. 1270–1272. Dostupné online. DOI 10.1126/science.162.3859.1270. (anglicky) 
  7. HAYS, J. D.; IMBRIE, John; SHACKLETON, N. J. Variations in the Earth's Orbit: Pacemaker of the Ice Ages: For 500,000 years, major climatic changes have followed variations in obliquity and precession.. S. 1121–1132. Science [online]. 1976-12-10. Roč. 194, čís. 4270, s. 1121–1132. Dostupné online. DOI 10.1126/science.194.4270.1121. PMID 17790893. (anglicky) 
  8. EMRE, Suresh. Difference between the precession of the equinoxes and the precession of Earth’s axis. sureshemre.wordpress.com [online]. 2014-05-03 [cit. 2021-10-15]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. Pälike, H., 2005, Orbital Variation (Including Milankovitch Cycles). in Selley, R.C., Cocks, L.R.M., Plimer, I.R. (Editors), Encyclopedia of Geology. Volume 1. Elsevier, Amsterdam, s. 410 – 421
  10. OLSEN, Paul E.; LASKAR, Jacques; KENT, Dennis V.; KINNEY, Sean T.; REYNOLDS, David J.; SHA, Jingeng; WHITESIDE, Jessica H. Mapping Solar System chaos with the Geological Orrery. S. 10664–10673. Proceedings of the National Academy of Sciences [online]. 2019-05-28. Roč. 116, čís. 22, s. 10664–10673. Dostupné online. DOI 10.1073/pnas.1813901116. (anglicky) 
  11. Jupiter and Venus Change Earth's Orbit Every 405,000 Years. universetoday.com [online]. 2018-05-10 [cit. 2021-10-15]. Dostupné online. (anglicky) 
  12. KOCKEN, Ilja J.; CRAMWINCKEL, Margot J.; ZEEBE, Richard E.; MIDDELBURG, Jack J.; SLUIJS, Appy. The 405 kyr and 2.4 Myr eccentricity components in Cenozoic carbon isotope records. S. 91–104. Climate of the Past [online]. 2019-01-16. Roč. 15, čís. 1, s. 91–104. Dostupné online. DOI 10.5194/cp-15-91-2019. (anglicky) 
  13. BOULILA, Slah. Coupling between Grand cycles and Events in Earth’s climate during the past 115 million years. S. 327. Scientific Reports [online]. 2019-12. Roč. 9, čís. 1, s. 327. Dostupné online. DOI 10.1038/s41598-018-36509-7. (anglicky) 
  14. BOULILA, Slah; HAQ, Bilal U.; HARA, Nathan; MÜLLER, R. Dietmar; GALBRUN, Bruno; CHARBONNIER, Guillaume. Potential encoding of coupling between Milankovitch forcing and Earth's interior processes in the Phanerozoic eustatic sea-level record. S. 103727. Earth-Science Reviews [online]. 2021-09. Roč. 220, s. 103727. Dostupné online. DOI 10.1016/j.earscirev.2021.103727. (anglicky) 
  15. YASUDA, Ichiro. Impact of the astronomical lunar 18.6-yr tidal cycle on El-Niño and Southern Oscillation. S. 15206. Scientific Reports [online]. 2018-12. Roč. 8, čís. 1, s. 15206. Dostupné online. DOI 10.1038/s41598-018-33526-4. (anglicky) 
  16. CERVENY, Randall S.; SHAFFER, John A. The Moon and El Niño. S. 25–28. Geophysical Research Letters [online]. 2001-01-01. Roč. 28, čís. 1, s. 25–28. Dostupné online. DOI 10.1029/2000GL012117. (anglicky) 
  17. LYNN, Bryan. Study: Sahara Changed from Wet to Dry Every 20,000 Years. learningenglish.voanews.com [online]. 2019-01-06 [cit. 2021-10-15]. Dostupné online. (anglicky) 
  18. SCAFETTA, Nicola; MILANI, Franco; BIANCHINI, Antonio. A 60‐Year Cycle in the Meteorite Fall Frequency Suggests a Possible Interplanetary Dust Forcing of the Earth's Climate Driven by Planetary Oscillations. Geophysical Research Letters [online]. 2020-09-28. Roč. 47, čís. 18. Dostupné online. DOI 10.1029/2020GL089954. (anglicky) 
  19. BOSE, Trina; BHAUMIK, Ajoy K.; MISRA, Saumitra. Meteoritic Impacts and Climatic Changes in Pliocene–Pleistocene Epoch. S. 141–151. Earth, Moon, and Planets [online]. 2007-12. Roč. 101, čís. 3–4, s. 141–151. Dostupné online. DOI 10.1007/s11038-007-9190-2. (anglicky) 
  20. MILLER, Kenneth G.; BROWNING, James V.; SCHMELZ, W. John; KOPP, Robert E.; MOUNTAIN, Gregory S.; WRIGHT, James D. Cenozoic sea-level and cryospheric evolution from deep-sea geochemical and continental margin records. S. eaaz1346. Science Advances [online]. 2020-05-15. Roč. 6, čís. 20, s. eaaz1346. Dostupné online. DOI 10.1126/sciadv.aaz1346. (anglicky) 
  21. Earth's orbital changes have influenced climate, life forms for at least 215 million years. phys.org [online]. 2018-05-07. Dostupné online. (anglicky) 
  22. STORM, Marisa S.; HESSELBO, Stephen P.; JENKYNS, Hugh C.; RUHL, Micha; ULLMANN, Clemens V.; XU, Weimu; LENG, Melanie J. Orbital pacing and secular evolution of the Early Jurassic carbon cycle. S. 3974–3982. Proceedings of the National Academy of Sciences [online]. 2020-02-25. Roč. 117, čís. 8, s. 3974–3982. Dostupné online. DOI 10.1073/pnas.1912094117. (anglicky) 
  23. SELLWOOD, Bruce W.; VALDES, Paul J. Jurassic climates. S. 5–17. Proceedings of the Geologists' Association [online]. 2008-01. Roč. 119, čís. 1, s. 5–17. Dostupné online. DOI 10.1016/S0016-7878(59)80068-7. (anglicky) 
  24. CHALK, Thomas B.; HAIN, Mathis P.; FOSTER, Gavin L.; ROHLING, Eelco J.; SEXTON, Philip F.; BADGER, Marcus P. S.; CHERRY, Soraya G. Causes of ice age intensification across the Mid-Pleistocene Transition. S. 13114–13119. Proceedings of the National Academy of Sciences [online]. 2017-12-12. Roč. 114, čís. 50, s. 13114–13119. Dostupné online. DOI 10.1073/pnas.1702143114. (anglicky) 
  25. DETLEF, H.; BELT, S. T.; SOSDIAN, S. M.; SMIK, L.; LEAR, C. H.; HALL, I. R.; CABEDO-SANZ, P. Sea ice dynamics across the Mid-Pleistocene transition in the Bering Sea. S. 941. Nature Communications [online]. 2018-12. Roč. 9, čís. 1, s. 941. Dostupné online. DOI 10.1038/s41467-018-02845-5. (anglicky) 
  26. The deep Southern Ocean is key to more intense ice ages. phys.org [online]. 2019-03-08. Dostupné online. (anglicky) 
  27. WILLEIT, M.; GANOPOLSKI, A.; CALOV, R.; BROVKIN, V. Mid-Pleistocene transition in glacial cycles explained by declining CO 2 and regolith removal. S. eaav7337. Science Advances [online]. 2019-04-03. Roč. 5, čís. 4, s. eaav7337. Dostupné online. DOI 10.1126/sciadv.aav7337. (anglicky) 
  28. Plankton as a climate driver instead of the sun?. phys.org [online]. 2019-05-22. Dostupné online. (anglicky) 
  29. DE BOER, B.; LOURENS, Lucas J.; VAN DE WAL, Roderik S.W. Persistent 400,000-year variability of Antarctic ice volume and the carbon cycle is revealed throughout the Plio-Pleistocene. S. 2999. Nature Communications [online]. 2014-05. Roč. 5, čís. 1, s. 2999. Dostupné online. DOI 10.1038/ncomms3999. (anglicky) 
  30. https://phys.org/news/2021-12-variations-earth-orbit-biological-evolution.html - When variations in Earth's orbit drive biological evolution
  31. http://www.elic.ucl.ac.be/repomodx/users/saedel/2010-AGU_San_Francisco_Poster.pdf Archivováno 10. 4. 2015 na Wayback Machine - Does the climate jump between several attracting trajectories phase-locked onto the astronomical forcing ?
  32. BISHOP, Michael. Melting icebergs key to sequence of an ice age, scientists find. phys.org [online]. 2021-01-13 [cit. 2021-10-15]. Dostupné online. (anglicky) 
  33. http://archive.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_Chapter05_FINAL.pdf - IPCC, AR5, WG1, Chapter 5, str. 385
  34. MANIPULÁTOŘI.CZ. HOAX: NASA připouští, že změnu klimatu způsobuje oběžná dráha Země, nikoli fosilní paliva. Manipulátoři [online]. 2020-01-04 [cit. 2020-01-17]. Dostupné online. (česky) 

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]