Исследование показывает, как орбита Земли вызывает ледниковые периоды; когда следующий? 0

«Связь между небольшими изменениями осевого наклона и геометрии орбиты, а также сгущением и размыванием континентальных ледяных покровов представляет собой одну из самых старых загадок климатологии», — пояснил ScienceAlert учёный-землевед Стивен Баркер из Кардиффского университета (Великобритания).

Орбита Земли вокруг Солнца – не идеальный круг. Она имеет несколько овальную форму (говорят, что у неё есть эксцентриситет), при этом Солнце смещено от центра овала, что означает, что расстояние Земли от Солнца меняется в течение года.

И положение этого овала в пространстве немного смещается с каждой орбитой; мы называем это орбитальной прецессией. Наконец, наклон оси вращения Земли также меняется по мере её обращения вокруг Солнца.

Уже давно известно, что эти различные свойства взаимоотношений нашей планеты с Солнцем приводят к циклам более тёплого и более холодного климата, а периодические изменения различных аспектов орбиты Земли влияют на сезонное и географическое распределение солнечного света.

Эти периодические изменения, известные как циклы Миланковича, происходят примерно каждые 20 000, 40 000, 100 000 и 400 000 лет, но выяснить, какие именно аспекты земной орбиты влияют на колебания климата, не так-то просто.

«Климат Земли — это взаимосвязанная система сложных процессов, которые действуют вместе и вызывают те изменения, которые мы наблюдаем», — говорит Баркер. «Моделирование этих изменений на временных масштабах, имеющих отношение к ледниковым циклам, требует больших вычислительных мощностей, к тому же сами процессы трудно поддаются количественной оценке и независимому моделированию».

Например, есть два очень тесно связанных между собой цикла: прецессия — 21 000 лет и вторая гармоника наклона оси — 20 500 лет. Никому не удалось установить чёткую связь между одним из этих циклов и окончанием ледникового периода.

Кроме того, в течение последних 800 000 лет ледниковые периоды заканчивались каждые 100 000 лет, и учёные не могли найти причину этого цикла.

Баркер и его коллеги начали с изучения изменений соотношения изотопов кислорода в морских глубинах за последние 800 000 лет, сохранившихся в окаменевших экзоскелетах крошечных морских организмов, называемых фораминиферами. Эти изменения можно использовать для составления карты изменений объёма континентального льда, или ледяных щитов, — ключевого показателя при изучении оледенения Земли в прошлом.

Получив эту информацию, исследователи составили подробный график циклов оледенения, на котором сопоставили две особенности земной орбиты — прецессию и наклонение. И обнаружилась удивительная закономерность. Критические этапы перехода между ледниковыми и межледниковыми периодами совпадали с определённым соотношением между прецессией и наклонением.

Дегляциация — окончание ледникового периода — кажется тесно связанной с соотношением между прецессией и наклоном оси, но только наклон отвечает за начало ледникового периода. Это, по мнению исследователей, объясняет 100 000-летний цикл.

По его словам, предыдущие исследования утверждали, что время наступления ледниковых периодов носит скорее случайный характер. Работа его команды показывает, что оно детерминировано, а это значит, что теперь у нас есть инструмент, позволяющий предсказать, когда ледниковые периоды будут происходить в будущем.

Наклон оси вращения Земли сейчас находится в процессе снижения к минимуму, которого она достигнет через 11 000 лет или около того; согласно расчётам команды, следующий ледниковый период начнётся незадолго до этого.

По словам Баркера, это жизненно важная информация для понимания долгосрочных и будущих последствий нынешней деятельности человека.

«Согласно последним докладам МГЭИК, люди уже начали изменять климат в сторону от его естественной траектории за счёт выброса парниковых газов», — пояснил он. «Это означает, что решения, которые мы принимаем сейчас, будут влиять на далёкое будущее. В настоящее время прогнозируемые будущие изменения климата оцениваются относительно современных (или доиндустриальных) условий».