ما هي دورات ميلانكوفيتش

التغيرات في مدار الأرض ناتجة عن الاختلافات الفلكية التي لها تأثير قوي على مناخ الأرض. تشبه جهاز تنظيم ضربات القلب الخاص بالدورات الجليدية والفاصلة بينها على مدى آخر مليونين ونصف مليون سنة من تاريخ الأرض.

حيث توفر إطارًا قويًا لفهم تطورات المناخ حتى خلال فترة الهولوسين وهي آخر 10000 سنة، تبدأ قرب نهاية الفترة الجليدية الأخيرة، من المحتمل أيضًا أن تكون الاختلافات المدارية سمة عامة للكواكب الأخرى ، مع حدوث تأثيرات قوية على مصير الغلاف الجوي الكواكب (على سبيل المثال ، فهم إمكانية التعايش مع وجود أنظمة مناخية أخرى).

تعريف دورات ميلانكوفيتش

هي عبارة عن حركة دورانية تتعلق بمدار الأرض حول الشمس، وهناك ثلاثة حركات منها: الانحراف والميل المحوري والاستباقية، ووفقًا لنظرية ميلانكوفيتش ، تتحد هذه الدورات الثلاثة معًا للتأثير على كمية الحرارة التي تنبعث من الشمس وتؤثر على سطح الأرض وبالتالي تؤثر على الأنماط المناخية المختلفة في الكوكب.

دورات ميلانكوفيتش لاتكفي لشرح كل التغيرات المناخية التي تحدث على سطح الأرض، فهناك مشكلة الاحتباس الحراري والعديد من المواضيع الأخرى التي لا تتضمنها هذه الدورات. ومع ذلك، لهذه الدورات تأثير أساسي يجب أن يؤخذ به ويوضع في الاعتبار.

الانحراف المداري

يختلف شكل مدار الأرض بين أن يكون دائريًا تقريبًا بأقل درجة انحراف غير مركزي تبلغ 0.000055، وأن يكون بيضاويًا بشكل معتدل بأعلى درجة انحراف تبلغ 0.0679، ويبلغ المتوسط اللوغاريتمي للمدار 0.0019، وتحدث هذه الاختلافات في درجات الانحراف خلال فترة 413000 سنة.

يحدث الانحراف في المقام الأول نظرا لجاذبية كوكب المشتري و زحل، ومع ذلك، فإن المحور شبه الرئيسي للمدار يبقى دون تغيير؛ وفقًا لنظرية الاضطراب التي تحسب تطور المدار فإن المحور شبه الرئيسي يبقى ثابت، والفترة المدارية ثابتة أيضًا لأنه وفقًا لقانون كبلر الثالث يتم تحديدها من خلال المحور شبه الرئيسي.

التأثير على درجة الحرارة

• يبقى محور المدار شبه الرئيسي ثابتًا، وعندما ينحرف مدار الأرض بشكل أكبر، فإن ذلك يؤدي إلى زيادة حجم التغيرات الموسمية على الأرض.
• يزداد الإشعاع الشمسي النسبي عند الشمس عند أقرب مسافة مقارنة بالإشعاع عند أبعد مسافة بمقدار أربعة أضعاف الانحراف.
• على الرغم من أن الانحراف المركزي للأرض يكون دائمًا صغيرًا جدًا إلى حد ما، حتى فيما يتعلق بالتغيرات المناخية الموسمية، إلا أن تباين الإشعاع الشمسي هو عامل ثانوي بالمقارنة مع الميل المحوري وحتى مع سهولة تسخين الكتل الأرضية الأكبر في نصف الكرة الشمالي.

التأثير على طول المواسم المناخية

• تقضي الأرض وقتا أقل بالقرب من الشمس (الحضيض الشمسي)، ووقتا أطول بعيدا عنها (الأوج الشمسي). هذا يؤدي إلى تغييرات في طول فصول السنة.
• يؤدي الانحراف الكبير في مدار الأرض إلى اختلاف في السرعة المدارية للأرض، ومع ذلك، فإن مدار الأرض أصبح في الوقت الحالي أكثر دائرية تقريبًا، وهذا سيجعل الفصول أكثر تشابهًا في المدة في المستقبل.

الميل المحوري

تتراوح زاوية ميل المحور الأرضي بالنسبة للمستوى المداري بين 22.1 درجة و 24.5 درجة، خلال دورة كاملة تستغرق حوالي 41000 عام.

يبلغ الميل الحالي للأرض 23.44 درجة، وهو يقع تقريبًا في منتصف المسافة بين قيمته القصوى والحد الأدنى له، وكان الميل الأقصى للأرض في عام 8700 قبل الميلاد، وهو يتناقص حاليًا حتى يصل إلى الحد الأدنى عام 11800 ميلادي .

زيادة الميل تزيد من اتساع الدورة الموسمية مما يوفر المزيد من الإشعاع الشمسي في فصل الصيف في كل نصف من الكرة الأرضية ويكون أقل في الشتاء، ومع ذلك فإن هذه الآثار ليست موحدة في كل مكان على سطح الأرض، حيث أن زيادة الميل تزيد من إجمالي الإشعاع الشمسي السنوي عند خطوط العرض الأعلى ، ويقلل الإجمالي عند القرب من خط الاستواء.

ستحفز الاتجاه الحالي لتقليل الميل المحوري عملية جعل المواسم المناخية أكثر اعتدالا، حيث يصبح الشتاء أكثر دفئا والصيف أكثر برودة، بالإضافة إلى خلق مناخ عام بارد على سطح الكوكب، نظرا لتركز الثلوج والجليد في خطوط العرض المرتفعة. قد يؤدي انخفاض الميل إلى ظهور عصر جليدي جديد لسببين، أولا: يصبح المناخ العام أقل حرارة في فصل الصيف مع مرور الوقت، وثانيا: تكون درجات الحرارة منخفضة في خطوط العرض المرتفعة، مما يؤدي إلى ذوبان الثلوج الشتوية بنسبة أقل مما كانت عليه في السابق وذوبان الجليد.

المبادرة المحورية

تعني الحركة الحركة الدورانية المتغيرة لمحور دوران الأرض بالنسبة للنجوم الثابتة، وتؤدي هذه الحركة في النهاية إلى تغيير نجم القطب الشمالي من بولاريس الحالي. يحدث هذا التغيير بسبب قوة الجاذبية التي تمارسها الشمس والقمر على الأرض الصلبة، حيث يساهم كلاهما تقريبًا في هذا التأثير.

كما يحدث حاليا الحضيض الشمسي (أقرب مسافة بين الشمس والأرض) خلال صيف نصف الكرة الجنوبي، وهذا يعني أن الإشعاع الشمسي سبب الميل المحوري الذي يؤدي لميل نصف الكرة الجنوبي نحو الشمس وقرب الأرض من الشمس، حيث يصل كلاهما إلى الحد الأقصى خلال الصيف الجنوبي وكلاهما يصل إلى الحد الأدنى خلال فصل الشتاء الجنوبي.

الاختلاف الموسمي لإشعاع الشمس في نصف الكرة الجنوبي أكثر تطرفًا منه في نصف الكرة الشمالي ، حيث يصل إلى الحد الأقصى في الأوقات المعاكسة من السنة، كما يميل الشمال نحو الشمس عندما تكون الأرض أبعد ما تكون عن الشمس، فيعمل هذان التأثيران في اتجاهين متعاكسين ، مما يؤدي إلى اختلافات أقل في حدة الإشعاع الشمسي.

بعد حوالي 13000 سنة، سيتم إمالة القطب الشمالي نحو الشمس عندما تكون الأرض في الحضيض الشمسي، ويساهم الميل المحوري والإنحراف المداري في زيادة أقصى حد للإشعاع الشمسي خلال صيف نصف الكرة الشمالي، مما يجعل هذه المبادرة المحورية تعمل على تعزيز التفاوت في إشعاع نصف الكرة الشمالي وجعله أكثر تطرفا وأقل تطرفا في نصف الكرة الجنوبي.

عندما يتم محاذاة محور الأرض بحيث يكون الأوج الشمسي (أبعد نقطة بين الشمس والأرض) والحضيض الشمسي أكثر اعتدالًا، فإن الميل المحوري للأرض لن يكون محاذيًا أو معاكسًا للانحراف.

سبب حدوث دورات ميلانكوفيتش

تعود التغيرات في الانحراف في مدار الأرض إلى تغييرات في الجاذبية التي تسببها الكواكب بين بعضها، حيث يمتلك المشتري انحراف مداري معتدل جدًا، ولكن إذا زاد هذا الانحراف فسيؤدي ذلك إلى تغييرات أكبر في انحراف الأرض، لذلك من المحتمل أن تكون الحالات الغريبة للمدارات شديدة الانحراف قد تكون بارزة في أنظمة شمسية أخرى ، حيث من المعروف أن الكواكب الغازية المختلفة تُظهر تقلبات مدارية كبيرة.

تحدث الاختلافات في ميل المدارات وانحرافها بسبب عزم الدوران الذي يحدث بسبب الجاذبية الناتجة عن سحب الشمس والقمر على خط الاستواء الأرضي، كما يختلف انحراف المدارات بسبب ميل مدار الأرض الرئيسي.

وبالتالي ، فإن دورات ميلانكوفيتش عرضة للتغيير على مدار الوقت الجيولوجي ، مع تغير طول يوم الأرض ، ويصبح القمر مبتعدًا أكثرعن الأرض، حيث أن قصر المسافة بين الأرض والقمر قد يتسبب في أن تكون الحركة السابقة أكبر وأن تكون الدورات السابقة والمائلة أقصر ، كما حدث في التغيرات المناخية والجغرافية البعيدة على سبيل المثال في العصر الكربوني العلوي (قبل 300 مليون سنة تقريبًا) كانت دورة الميل التي تبلغ 41000 عامًا تقريبًا تستغرق حوالي 33000 سنة.