چرخه‌های میلانکوویچ

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
نظریه چرخه‌های میلانکوویچ در یک نگاه: از بالا به پایین پدیده‌های دوره‌ای حرکت تقدیمی (قرمز)، زاویۀ محور گردش زمین (سبز)، خروج از مرکز مداری (آبی)، تغییرات انرژی خورشیدی در تابستان °۶۵ مدار شمالی (زرد) و نهایتاً اعصار یخ و گرمای زمین (مشکی- بالا عصر گرما و پایین عصر یخ)؛ مقیاس واحدهای محور افقی یکهزار سال است و از سمت راست به چپ کلا از یک میلیون سال تا به حال را نشان می‌دهد.

چرخه‌های میلانکوویچ (به انگلیسی: Milankovitch cycles) به آن دسته از حرکات زمین می‌گویند که بر روی اقلیم تأثیر می‌گذارند. نام این چرخه‌ها برگرفته از نام مهندس عمران و ریاضی‌دان صرب به نام میلوتین میلانکویچ است.

پریود یا دوره گردش حرکت تقدیمی محور زمین حدود ۲۶٬۰۰۰ سال است. همزمان با این پدیده مدار گردش زمین به دور خورشید که بشکل بیضی بسیار نزدیک به دایره هست (با خروج از مرکز حدود ۰,۰۱۶۷۱) با حرکت اهسته تری می‌چرخد. این چرخش بنوبه خودبه گردش فصل‌ها بادوره ۲۱٬۰۰۰ سال می‌انجامد. بعلاوه زاویه بین محور زمین و راستای عمود بر صفحه مداری حرکت زمین، که اکنون °۲۳,۴۴ ودر حال کاهش است، با تناوبی ۴۱٬۰۰۰ ساله بین °۲۱,۱ تا °۲۴,۵ تغییر می‌کند. آخرین پدیده این گروه تغییرات خروج از مرکز بیضی مدار زمین با دوره گردش حدود ۱۰۰،۰۰۰ سال و متعاقباً تغییرات شکل مدار زمین به دور خورشید است.

برایند کل این تغییرات چرخه‌ای باعث پدید آمدن افت و خیزهای دوره‌ای در بزرگی ثابت خورشیدی و در نتیجه مقدار و میزان دریافت انرژی خورشیدی بر سطح زمین می‌شود. این تعییرات در انرژی دریافتی به نوبه خود بر شرایط میانگین سطح سیاره تاثیر می‌گذارد که منجر به تغییر اقلیم زمین در دراز مدت می‌شود.

حرکت تقدیمی محور زمین[۱][ویرایش]

محور چرخش زمین برصفحهٔ مداری زمین عمود نیست و با راستای عمود بر آن زاویه ای متغیر با مقدار میانگین °۲۳,۸ می‌سازد. حرکت این محور که بی شباهت به حرکت فرفره در حال افتادن نیست و به آن حرکت تقدیمی محور زمین گفته می شود در طول یکسال که زمین بدور خورشید می‌چرخد چندان محسوس نیست ولی با گذشت زمان کافی حدود ۲۶٬۰۰۰ سال پس از طی یک دور کامل به همان نقطه آغاز حرکت اشاره می‌کند.

پدیدهٔ تقدیم محوری زمین

این پدیده حاصل برآیند نیروی وارد شده از دیگر اجرام آسمانی به ویژه ماه و خورشید است با توجه به اینکه زمین کره ای کامل نیست و دارای شکل بیضی گون است که در قطب‌ها پخ بیشتری نسبت به استوا دارد. این پدیده موجب می‌شود که فصل‌ها در هر سال در نقاط متفاوتی از مدار زمین به دور خورشید روی دهند و بعنوان مثال نقاط اوج و حضیض[۲] مداری در حال حاضر بترتیب حدوداً در ۵ ژوئن (۱۵ خرداد) و ۳ ژانویه (۱۳ دی ماه) هستند، یعنی پس از تقریباً زمان نیم ماه از آغاز زمستان در نیمکره شمالی فاصله زمین و خورشید به کوتاهترین مقدار خود می‌رسد و با زمان نیم ماه قبل از آغاز تابستان در همین نیمکره فاصله آنها به بیشترین مقدار افزایش می‌یابد و در ۱۱٬۰۰۰ سال بعد این وضع برعکس می‌شود و هنگام زمستان نیمکره شمالی فاصله از خورشید به بیشترین مقدار افزایش یافته و در نتیجه زمستان سخت تری تجربه می‌شود و برعکس در تابستان که زمین در نزدیکترین فاصله مداری خود با خورشید قرار گرفته اینبار گرمای بیشتری دریافت می‌کند.

تغییر زاویۀ محوری[ویرایش]

زاویۀ محور گردش زمین که با راستای عمود بر صفحه گردش مداری اندازه گیری می شود ثابت نیست و با دورۀ گردش ۴۱۰۰۰ سال با دامنۀ °۲,۴ بین °۲۱,۱ تا °۲۴,۵ در حال تغییر است.

نمایش تغییر زاویۀ محور گردش زمین به دور خود

افزایش در زاویه موجب بارزتر شدن خصیصۀ هر فصل و بر عکس کاهش آن بسمت ملایم تر شدن همان ویژگی پیش می رود.یعنی افزایش زاویه موجب سردتر شدن زمستانها و گرمتر شدن تابستانها می شود.علت این پدیده آنست که با افزایش زاویۀ گردش محور زمین دامنه چرخشی در هر فصل سال بزرگتر شده و در آن زمین مثلاً در تابستان در طول چرخش خود مدت طولانی تری در معرض آفتاب روزانه قرار گرفته و بنابراین انرژی روزانۀ بیشتری از خورشید دریافت می کند. البته این تغییرات با دامنۀ یکسان و در دو جهت متفاوت در تابستان و زمستان برای تمامی نقاط در عرضهای جغرافیایی بطور یکسان عمل نمی کنند. نقاطی از زمین که دارای عرض جغرافیایی بیشتری هستند با افزایش زاویه به نسبت متوسط انرژی خورشیدی بیشتری دریافت می کنند و بر عکس نقاط با عرض جغرافیایی کمتر هم به نسبت متوسط انرژی کمتری دریافت می کنند. ازآنجا که اکثراً سطح مناطقی با عرض جغرافیایی بیشتر نزدیکی قطبها با یخ و برف پوشیده شده و تابستانهای خنکتر در این نواحی به معنای بیشتر باقی ماندن برف و یخ سالهای گذشته است، می توان بحث کرد که به دو دلیل کاهش زاویۀ گردش برقراری عصر یخبندان را روی زمین ترجیح می دهد: کاهش دریافت انرژی کلی تابستانی و بعلاوه کاهش دریافت میانگین انرژی روزانه در عرضهای بالای جغرافیایی.

در حال حاضر این زاویه با °۲۳,۴۴ تقریباً در میانۀ تغییرات قرار گرفته و مقدار کمینۀ بعدی خود را در تقریباً در سال ۱۱۸۰۰ میلادی تجربه می کند، مقدار بیشینۀ قبلی آن در سال ۸۷۰۰ قبل از میلاد یعنی تقریباً یازده هزار سال پیش صورت داده.

تغییر شکل مدار زمین[ویرایش]

مدار دایره با خروج از مرکز صفر
مدار بیضی با خروج از مرکز ۰,۵

همانگونه که می دانیم شکل مدار زمین یک بیضی است که کشیدگی چندانی ندارد و در حقیقت به دایره نزدیک است.کمیتی که کشیدگی یک بیضی یا مدور بودن آنرا توصیف می کند خروج از مرکز نام دارد مقدار این کمیت برای دایره معادل صفر است و با کشیدگی بیضی به عدد ۱ نزدیک می شود.مقدار فعلی خروج از مرکز مدار زمین ۰,۰۱۶۷ است و با میانگین هندسی ۰,۰۰۱۹ بین ۰,۰۰۰۰۵۵ تا ۰,۰۶۷۹ بین مداری نزدیک به دایره تا کمی بیضی شکل نوسان می کند.عمدۀ تغییرات این کمیت دارای تناوب ۴۱۳۰۰۰ ساله است(با دامنۀ ۰,۰۱۲± ) بقیۀ تغییرات آن تناوبی متغیر بین ۹۵۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰۰ سال( با ضربان ۴۰۰۰۰۰ سال) دارد که جداگانه به چرخه های ۱۰۰۰۰۰ ساله (تغییر از ۰,۰۰۳− تا ۰,۰۰۲) ملحق می شوند. علت کلی این پدیده اثرات گرانشی دیگر سیارات به ویژه مشتری و بعد کیوان بر شکل مدار زمین است، بطوریکه اگر زمین تنها سیاره درحال گردش بدور خورشید بود این کمیت با گذشت حتی بیش از یک میلیون سال تغییر چندانی نمی کرد.

با تغییر خروج از مرکز مداری نیم محور بزرگ مداری[۳] پایدار می ماند و دچار تغییر نمی شود، از دیدگاه نظریه آشفتگی مداری[۴] که در مکانیک سماوی برای محاسبه تغییرساختار مداری بکار می رود نیم محور بزرگ یک کمیت ثابت بی دررو است. مطابق قانون سوم کپلر دورۀ گردش یک سیاره با طول نیم محور بزرگ مشخص می شود.در نتیجه با تغییرات مداری تناوب گردش مداری زمین، طول سال نجومی بدون تغییر باقی می ماند.

تغییر صفحه مداری زمین[ویرایش]

صفحه مداری گردش زمین به دور خورشید که اصطلاحاً به دائرةالبروج معروف است به بالا و پایین رانده می‌شود، به این حرکت که بی شباهت به حرکت یک دیسک مدور غلطان در حال سقوط نیست و میلانکوویچ آنرا در فرضیۀ ابتدایی خویش مورد مطالعه و بررسی قرار نداد، حرکت تقدیمی صفحه مداری[۵] یاحرکت تقدیمی سیاره‌ای[۶] گفته می‌شود. کاوش‌های بیشتر در این زمینه حرکت صفحهٔ مداری زمین نسبت به صفحات مداری دیگر سیارات را تایید می‌کنند. دورهٔ گردش این حرکت نسبت به موقعیت فعلی صفحه مداری زمین حدود ۷۰٬۰۰۰ سال است.

صفحه فرضی که به نام صفحه پایدار یا تغییر ناپذیر[۷] می‌شناسیم که با خطایی کمتر از °۰,۵ بر صفحه مداری سیاره مشتری انطباق دارد بر مبنای صفحه تکانه زاویه‌ای منظومه خورشیدی مشخص می‌شود و در حقیقت این صفحه با تقریب ۹۸٪ با کمک تکانه‌های زاویه‌ای چهار سیاره بزرگ موسوم به غول‌های گازی یعنی مشتری، کیوان، اورانوس و نپتون تعیین می‌شود. تغییرات انحراف مداری زمین نسبت به این صفحه دوره‌ای معادل ۱۰۰٬۰۰۰ سال دارد که با دورهٔ گردش اعصار یخی مطابقت دارد.قراین و شواهد حاکی بر آن است که در این صفحه حلقه ای از ذرات جامد و غبار میان سیاره ای وجود دارد که بطرق مختلف در تغییرات آب و هوایی سیاره زمین نقش بازی می کند.در حال حاضر زمین در عبور خود روی مدار انتقالی در روزهای ۹ ژانویه(۱۹ دی) و ۹ ژوئیه(۱۸ تیر) یعنی همان روزهایی که در گزارشهای راداری افزایش نسبی در برخورد شهابواره هاو ابر های شب تاب شهاب نما دیده می شود، تلاقی می کند.

تحقیقات دیگری درباره گاه نگاری سرزمین جنوبی با کمک تعیین نسبت اکسیژن-نیتروژن در حبابهای هوای محبوس درهسته های یخی که مستقیماً از دریافت تابش روزانه محلی ظاهر می شوند، همانگونه که در فرضیه نهایی میلانکوویچ مطرح شد شامل تاثیرات انرژی دریافتی روزانه درکل نیمکرۀ شمالی هستند.[۸]



پانویس[ویرایش]

  1. Axial precession
  2. aphelion and perihelion
  3. semi-major axis
  4. perturbation
  5. precession of the ecliptic
  6. planetary precession
  7. invariable plane
  8. Kawamura et al., Nature, 23 August 2007, vol 448, pp 912–917 :رجوع شود به

منابع[ویرایش]