Semua yang anda perlu ketahui tentang orbit bumi dan perubahan iklim

Sains sains adalah perniagaan rumit, dan memahami sejauh mana perubahan iklim dibuat buatan manusia juga memerlukan pemahaman tentang kitaran semula jadi yang berkuasa di bumi. Salah satu siklus semulajadi ini melibatkan orbit bumi dan tarian yang rumit dengan matahari.

Perkara pertama yang perlu anda ketahui tentang orbit Bumi dan kesannya terhadap perubahan iklim adalah bahawa fasa orbital berlaku lebih dari puluhan ribu tahun, jadi satu-satunya trend iklim bahawa pola orbital dapat membantu menjelaskan adalah jangka panjang.

Walaupun begitu, melihat kitaran orbit bumi masih boleh menawarkan beberapa perspektif yang tidak ternilai mengenai apa yang berlaku dalam jangka pendek. Terutama, anda mungkin terkejut apabila mengetahui bahawa trend pemanasan bumi semasa berlaku walaupun fasa orbit yang agak sejuk. Oleh itu, ia mungkin lebih baik untuk menghargai tahap yang tinggi bahawa pemanasan antropogenik mesti berlaku sebaliknya.

Tidak semudah yang anda fikirkan

Ramai orang mungkin terkejut mengetahui bahawa orbit bumi di sekitar matahari adalah lebih rumit daripada gambarajah sederhana yang dikaji dalam bilik darjah sains zaman kanak-kanak. Sebagai contoh, terdapat sekurang-kurangnya tiga cara utama bahawa orbit Bumi berubah selama beribu tahun: sifat eksentrisinya, keadaaannya dan precessionnya. Di mana Bumi berada dalam setiap kitaran ini mempunyai kesan ketara terhadap jumlah sinaran suria - dan dengan itu, kehangatan - bahawa planet itu akan terdedah.

Lihat video pendidikan yang mesti dilihat untuk persembahan visual di orbit rumit Bumi:

Ekscentricity orbit bumi

Orbit bumi mengelilingi matahari lebih daripada bujur bukan bulatan. Tahap elips orbit planet disebut sebagai sifat eksentriknya. Imej ini menunjukkan orbit dengan sifat eksentrik sebanyak 0.5. (Foto: NASA)

Tidak seperti apa yang digambarkan dalam banyak gambar rajah sistem solar, orbit Bumi mengelilingi matahari adalah elips, tidak sempurna. Tahap elips orbit planet disebut sebagai sifat eksentriknya. Apakah ini bermakna bahawa terdapat masa-masa dalam tahun apabila planet ini lebih dekat dengan matahari berbanding pada masa-masa lain. Jelas sekali, apabila planet ini lebih dekat dengan matahari, ia menerima lebih banyak sinaran matahari.

Titik di mana bumi yang paling dekat dengan matahari dipanggil perihelion, dan titik paling jauh dari matahari dipanggil aphelion.

Ternyata bahawa bentuk eksentrisitas orbital bumi berubah dari masa ke masa dari hampir bulat (sifat eksentrisitas rendah 0, 0034) dan agak elips (sifat eksentrik yang tinggi 0.058). Ia memerlukan kira-kira 100, 000 tahun untuk Bumi menjalani kitaran penuh. Dalam tempoh eksentrisiti yang tinggi, pendedahan radiasi di Bumi boleh berfluktuasi lebih liar antara tempoh perihelion dan aphelion. Mereka turun naik juga jauh lebih ringan pada masa eksentrisiti yang rendah. Pada masa ini, sifat eksentrik orbital Bumi adalah kira-kira 0.0167, yang bermaksud orbitnya lebih dekat dengan yang paling bulat.

Keabadian aksial bumi

Sudut di mana bumi miring berubah. Variasi paksi ini dirujuk sebagai kecenderungan planet. (Foto: NASA)

Kebanyakan orang tahu bahawa musim planet disebabkan oleh kecondongan paksi bumi. Sebagai contoh, apabila musim panas di Hemisfera Utara dan musim sejuk di Hemisfera Selatan, Kutub Utara Bumi akan condong ke arah matahari. Musim-musim juga terbalik apabila apabila Kutub Selatan lebih condong ke arah matahari.

Walau bagaimanapun, apa yang ramai yang tidak menyedari ialah sudut di mana bumi miring bervariasi mengikut kitaran 40, 000 tahun. Variasi paksi ini dirujuk sebagai kecenderungan planet.

Untuk Bumi, kecondongan paksi berbeza antara 22.1 dan 24.5 darjah. Apabila kecondongan berada pada tahap yang lebih tinggi, musim juga boleh menjadi lebih teruk. Saat ini kecondongan paksi bumi berada pada kira-kira 23.5 darjah - kira-kira di tengah kitaran - dan berada dalam fasa yang semakin berkurangan.

Precession bumi

Mungkin yang paling rumit dari variasi orbit bumi adalah precession. Pada asasnya, kerana Bumi berpusing pada paksi, musim tertentu yang berlaku apabila Bumi pada perihelion atau aphelion berbeza dari masa ke masa. Ini boleh membuat perbezaan mendalam dalam keterukan musim, bergantung kepada sama ada anda tinggal di Hemisfera Utara atau Selatan. Contohnya, jika musim panas di Hemisfera Utara apabila Bumi berada di perihelion, maka musim panas itu mungkin lebih melampau. Sebagai perbandingan, apabila Hemisfera Utara sebaliknya mengalami musim panas di aphelion, kontras musiman akan kurang teruk. Imej berikut dapat membantu menggambarkan bagaimana ini berfungsi:

(Foto: GregBenson [CC BY-SA 3.0] / Wikimedia Commons)

Kitaran ini turun naik secara kasar sebanyak 21 hingga 26, 000 tahun. Pada masa ini, solstis musim panas di Hemisfera Utara berlaku berhampiran aphelion, jadi Hemisfera Selatan sepatutnya mengalami kontras musiman yang lebih melampau daripada Hemisfera Utara, semua faktor lain yang sama.

Apakah perubahan iklim yang berkaitan dengannya?

Sudah cukup, sinar matahari yang lebih banyak membombardir Bumi pada bila-bila masa yang tertentu, planet yang lebih hangat perlu. Oleh itu, tempat Bumi dalam setiap kitaran ini harus mempunyai kesan yang boleh diukur pada trend iklim jangka panjang - dan ia berlaku. Tetapi itu bukan semua. Faktor lain yang berkaitan dengan hemisfera ialah menerima pengeboman yang paling berat. Ini kerana tanah lebih hangat daripada lautan, dan Hemisfera Utara dilindungi oleh lebih banyak tanah dan kurang laut daripada Hemisfera Selatan.

Ia juga telah ditunjukkan bahawa perubahan antara tempoh glasier dan interglasi di Bumi adalah yang paling berkaitan dengan keparahan musim panas di Hemisfera Utara. Apabila musim panas ringan, salji dan ais yang cukup sepanjang musim, mengekalkan lapisan glasier. Walau bagaimanapun, ketika musim panas terlalu panas, lebih banyak ais cair pada musim panas daripada dapat diisi semula pada musim sejuk.

Memandangkan semua ini, kita mungkin membayangkan "badai orbit yang sempurna" untuk pemanasan global: apabila orbit bumi berada pada sifat eksentrik yang paling tinggi, keakraban aksial Bumi berada pada tahap tertinggi, dan Hemisfera Utara berada di perihelion pada musim panas solstis.

Tetapi itu bukan apa yang kita lihat hari ini. Sebaliknya, Hemisfera Utara Bumi kini mengalami musim panas di aphelion, kegawatan planet saat ini dalam fasa penurunan siklusnya, dan orbit Bumi cukup dekat dengan fase terendah ekskresi. Dengan kata lain, kedudukan semasa orbit Bumi akan menghasilkan suhu yang lebih sejuk, tetapi suhu purata planet semakin meningkat.

Kesimpulannya

Pelajaran segera dalam semua ini adalah bahawa mesti ada lebih banyak suhu purata bumi daripada yang dapat dijelaskan melalui fasa orbit. Tetapi satu pelajaran sekunder juga berseri-seri: Pemanasan global antropogenik, yang saintis iklim sangat percaya bahawa penyebab utama dalam trend pemanasan semasa kami, sekurang-kurangnya cukup kuat dalam jangka pendek untuk mengatasi fasa orbital yang agak sejuk. Itulah fakta yang sekurang-kurangnya harus memberi kita jeda untuk mempertimbangkan kesan yang mendalam yang dapat dimiliki manusia terhadap iklim walaupun terhadap latar belakang kitaran semula jadi bumi.

Artikel Berkaitan