Jordens bane rundt solen er elipseformet og kan beskrives ved tre størrelser, hvor det er avstanden til til solen som har størst betydning for den solare energiflukstettheten.
Den serbiske matematikeren Milutin Milanković har beskrevet hvordan disse banene varierer med tiden og hvordan dette påvirker variasjonen av solinnstråling mot jorden. Disse banene kalles for Milankovic-syklusene (Kasting, 2002), og disse syklusene holdes frem som en av de grunnleggende mekanismene for at istider og varmeperioder oppstår.
Innholdsfortegnelse
Milanković-syklusene
Milanković-syklusene er de forandringene i Jordens strålingsbalanse som skyldes at relativt små endringer i Jordens bevegelse omkring Solen forandrer innstrålingen av sollys. Disse små, sykliske variasjonene korrelerer godt med variasjonene i Jordens klima gjennom tertiærtiden og er en sannsynlig forklaring på svingningene i klima i denne perioden. Fenomenet har fått sitt navn etter den serbiske ingeniøren, astrofysikeren og matematikeren Milutin Milanković (1879–1958) som gjorde mye forskning på området, selv om selve grunnidéen stammer fra andre forskere på 1800-tallet.
Jordens bevegelser i omløpsbanen
Jordens omløpsbane rundt Solen kan ses på som konstant, men det har lenge vært kjent at det finnes små forskjeller fra år til år. Disse forskjellene skyldes at Solen og Jorden ikke er de eneste objektene i solsystemet. Foruten solen utsettes Jorden konstant for ulike gravitasjonskrefter fra bl.a. månen, Venus og Jupiter. Til sammen har disse kreftene tre viktige effekter på Jordens bane (Wikipedia):
- Variasjoner i eksentrisitet – det vil si hvor elliptisk banen er.
- Variasjoner i aksehelning – forskjeller i vinkelen mellom Jordens akse og en vertikal linje som står vinkelrett på jordbanens plan. En angivelse av hvor mye jordaksen heller.
- Presesjon – en angivelse av i hvilken retning Jordens rotasjonsakse heller.
Disse parametrene har alle en variasjon med tiden som opptrer med regelbundne sykluser. I tillegg er det slik at Jorden tar imot ulike mengder sollys ved ulike tidspunkter i løpet av året og på ulike steder, noe som kan utløse istider og varmeperioder.
Eksentrisitet
Jordens bane er ikke en perfekt sirkel. Den er ellipseformet. Eksentrisitet er et mål på hvor mye av baneformen som avviker fra en perfekt sirkel. Ettersom Jordens bane rundt Solen er en ellipse betyr det at Jorden er nærmere Solen til visse tidspunkter på året enn andre. Idag er eksentrisiteten ca. 0,017 (der 0,0 er en perfekt sirkel og 1,0 er en parabelbane), hvilket betyr at avstanden mellom Solen og Jorden varierer med 3 % i året. Dette avviket gir opphav til en 6 % stor forskjell i solinnstråling mellom perihelium og aphelium (Wikipedia).
Apehelium er det punktet hvor jorden er lengst unna sola, mens perihelium er det punktet hvor jorden er nærmest sola. Jorda passerer sitt aphelium i begynnelsen av juli.
Jordens eksentrisitet varierer mellom nesten 0 og rundt 0,05. Når eksentrisiteten er høy er mengden solinnstråling ved perihelium hele 20–30 % større enn ved aphelium. Dette resulterer i drastisk atskilte klimavariasjoner fra det vi er kjent med idag. Disse variasjonene har en periode på omkring 90 000–100 000 år, men det finnes også en lengre periode på drøyt 400 000 år (Wikipedia).
Aksehelningen
Aksehelningen er vinkelen mellom Jordens rotasjonsakse og en linje som står vinkelrett på jordbanens plan. En stor aksehelning innebærer mer ekstreme årstider, mens vi uten noen aksehelning (aksehelning på 0°) ikke ville ha hatt noen årstider i det hele tatt. For tiden har Jorden en aksehelning på rundt 23,5°, men den varierer mellom 22,1° og 24,5°. Vi har altså en aksehelning ganske nær gjennomsnittet idag. I tidsperioder med stor aksehelning er somrene varmere og vintrene kaldere enn de er nå. Ved en mindre aksehelning inntreffer på samme måte mildere vintre og kjølige somre. Det er de nevnte kjølige somrene som mest sannsynlig når store mengder landis akkumuleres ved store høyder (som i Norge). Aksehelningen varierer med en periode på rundt 40 000 år.
Presesjon
Jordaksens presesjon innebærer at punktet på himmelen hvor jordens akse peker, sakte roterer rundt i en sirkel. Et lignende fenomen kan observeres på et lite gyroskop (en snurrebass). For jordens del er dreiningen så langsom at en hel omdreining tar ca. 26.000 år å fullføre. Nå peker jordaksen omtrent mot Polarstjernen, men om ca. 12.000 år, vil den i stedet peke på et punkt nær stjernen Vega. Etter ytterligere 14.000 år, vil jordens akse igjen peke på Polarstjernen (Wikipedia, 2022).
Også jordens elliptiske bane rundt solen gjennomgår en slags presesjon – ellipsen endrer gradvis retning og fullfører en full rotasjon i løpet av ca. 112.000 år (Wikipedia, 2022).
Begge presesjonsbevegelsene betyr at tidspunktet for perihel og aphel forskyves noe fra år til år. Nettoresultatet er at disse datoene gjennomgår en syklus med en periode på ca. 21.000 år. Foreløpig kommer jorda nærmest solen i sin bane når det er vinter på den nordlige halvkule, mens den maksimale avstanden til solen nås om sommeren. På den sørlige halvkule er det motsatt, noe som betyr at årstidene i våre dager har en tendens til å være mer ekstreme på den sørlige halvkule enn på den nordlige. Om ca. 10.000 år når jorden i stedet perihelion når det er sommer i nord og vinter i sør. Da vil den nordlige halvkule som få større forskjeller mellom sommer- og vinterklima, mens den sørlige får mindre.
Påvirkning på klima
Selv om Milanković-syklusene utvilsomt påvirker klimaet på jorden er de fleste forskere i dag enige om at doblingen av konsentrasjon av karbondioksid vi har sett de siste 100 årene har hatt en mye større betydning for endringen av jordens strålingsbalanse enn Milanković-syklusene.
Kilder:
- Kasting, J. F.; Siefert, JL (2002). «Life and the Evolution of Earths Atmosphere». Science. 296 (5570): 1066 8. Bibcode:2002Sci…296.1066K. PMID 12004117. doi:10.1126/science.1071184.
- Wikipedia, 2022 – https://no.wikipedia.org/wiki/Aphelium
- Wikipedia, 2022 – https://no.wikipedia.org/wiki/Milankovi%C4%87-syklusene
- Wikipedia, 2022 – https://no.wikipedia.org/wiki/Aksehelning
- Wikipedia, 2022 – https://no.wikipedia.org/wiki/Klimapådriv
