Milutins Milankovičs — biogrāfija, Milankoviča cikli un Zemes insolācijas kanons

Uzzini Milutina Milankoviča biogrāfiju, Zemes insolācijas kanonu un Milankoviča ciklu lomu ledus laikmetu izcelsmē un klimata pārmaiņu prognozēšanā.

Milutins Milankovičs (1879. gada 28. maijs - 1958. gada 12. decembris) bija serbu matemātiķis, astronoms, ģeofiziķis, klimatologs, būvinženieris un rakstnieks. Milankovičs deva divus fundamentālus ieguldījumus zinātnē.

Pirmais ieguldījums bija "Zemes insolācijas kanons", kas izskaidroja Saules sistēmas planētu klimatu. Viņš izveidoja kosmisko klimatoloģiju, aprēķinot Zemes atmosfēras augšējo slāņu temperatūru, kā arī Saules sistēmas iekšējo planētu - Merkurija, Venēras, Marsa un Mēness - temperatūras apstākļus, kā arī ārējo planētu atmosfēras dziļumu.

Otrais ieguldījums bija viņa skaidrojums par to, kā Zemes ilgtermiņa klimata pārmaiņas izraisa Zemes griešanās un orbītas ap Sauli izmaiņas. Tagad tas ir pazīstams kā Milankoviča cikli. Tas izskaidro Zemes ģeoloģiskajā pagātnē notikušos ledus laikmetus un ļauj prognozēt klimata pārmaiņas uz Zemes, kuras var sagaidīt nākotnē.

Šis skaidrojums nav pilnīgi precīzs, tāpēc nav šaubu, ka ir arī citi faktori. Šie citi faktori varētu būt, piemēram, skābekļa un oglekļa dioksīda daudzums atmosfērā, kontinentu izvietojums, vulkānu darbības apjoms utt. Tomēr šķiet, ka klimata cikli kopumā notiek tā, kā to paredzēja Milankovičs. Ģeoloģiskie pierādījumi, ko sniedz ritmiskas iezīmes nogulumiežos, ir plaši izplatīti.

Dzīve un akadēmiskais darbs

Milutins Milankovičs dzimis Serbijā. Izglītību viņš ieguva inženierzinātnēs — studēja civilinženieriju un strādāja būvniecības un hidrotehnikas jomā, pirms pievērsās matemātikai un astronomijai. Vēlāk viņš bija profesors un veltīja sevi teorētiskajām aprēķinu metodēm, izmantojot matemātiku, lai risinātu klimata jautājumus. Savos darbos viņš apvienoja inženierzinātņu precizitāti ar plašu interesi par ģeoloģiju, klimatoloģiju un astronomiju.

Zemes insolācijas kanons — kas tas ir?

"Zemes insolācijas kanons" ir Milankoviča izveidota metode, kā aprēķināt Saules starojuma (insolācijas) sadalījumu pa platuma grādiem un gadalaikiem, ņemot vērā Zemes kustības parametrus. Kanons aprēķina, cik daudz saules enerģijas nonāk Zemes virsmā noteiktā platuma grādā konkrētā sezonā vai dienā. Šie aprēķini ļauj izprast, kā mazas izmaiņas orbītā un ass slīpumā ietekmē gada vidējo un sezonālo apgaismojumu, kas savukārt ietekmē sniega kušanu, ledāju attīstību un klimatiskos apstākļus.

Galvenie Milankoviča cikli

Milankoviča teorija izceļ trīs galvenos astronomiskos ritmus, kas ietekmē Zemes insolāciju:

• Ekscentritāte (orbītas izstieptība) — mainās ar periodiem aptuveni 100 000 un ~400 000 gadu, ietekmē kopējo Zemes attālumu no Saules sezonu laikā un modulē citu ciklu ietekmi.
• Aksēlācijas slīpums (ekliptikas slīpums) — Zemes ass slīpums mainās ar periodu aptuveni 41 000 gadu; tas ietekmē sezonu intensitāti (ziemas un vasaras kontrastu).
• Precesija (asu priekšapgriešanās) — Zemes ass virziens mainās ar galvenajiem periodiem aptuveni 19 000 un 23 000 gadi, kas nosaka, kurās gada daļās (ziemā/vasarā) viena vai otra puslode ir tuvāk vai tālāk no Saules.

Milankoviča teorijā īpaša nozīme piešķirta vasaras insolācijai augstajos Ziemeļu platuma grādos (piem., ap 65°N) — zemāka vasaras insolācija veicina sniega palikšanu pāriem gadiem un potenciāli ledāju attīstību.

Pierādījumi un pielietojumi

20. gadsimta otrajā pusē geoloģiskie un klimatiskie dati sākumā sniedza atbalstu Milankoviča idejām. Mūsdienu pierādījumi, kas aptver dažādas metodes, ietver:

• oksigēna izotopu svārstības jūras nogulumos (marine isotope stages), kas rāda ritmiskas ledus un atkušņu maiņas atbilstoši astronomiskajiem periodiem;
• ledus serdes no Grenlandes un Antarktikas, kurās fiksētas klimata svārstības un gāzu koncentrācijas;
• nogulumu ritmiskas iezīmes un stratigrāfiskā "astronomiskā tuneļa" izmantošana laika skalas precizēšanai;
• moderno orbitālo risinājumu (piem., Laskar un citu autoru darbi) salīdzinājumi ar Milankoviča aprēķiniem, kas precizē orbītālo parametru laika gaitā maiņu.

Limiti un tālāka attīstība

Milankoviča teorija neizskaidro visas klimata nianses pati par sevi. Nozīmīgas problēmas un papildfaktori:

• 100 000 gadu problēma: Ledus laikmeta cikli pēdējā miljonā gada laikā dominē ar aptuveni 100 000 gadu periodu, taču ekscentritātes ietekme uz insolāciju ir salīdzinoši vāja, tāpēc nepieciešami papildu skaidrojumi, kuros iesaistās ne-lineālas sistēmas reakcijas un iekšējie atgriezeniskie mehānismi.
• Atgriezeniskie procesi: ledus-albedo efekts, oglekļa dioksīda koncentrācijas maiņas, okeānu cirkulācijas izmaiņas un bioģeoklimatiskie procesi var pastiprināt vai vājināt astronomiskās ietekmes.
• Vulkāniskā aktivitāte un kontinentu konfigurācija: tie var mainīt klimatisko fonu un ietekmēt, kā Zemes sistēma reaģē uz astronomisko forcējumu.

Milankoviča mantojums

Milutina Milankoviča darbi ir ieviesuši kvantitatīvu pieeju saistībā starp astronomiskajiem faktoriem un Zemes klimatu. Viņa idejas lika pamatus mūsdienu paleoklimatoloģijai, ļāva attīstīt astronomisko datēšanu un stratigrāfiju, un joprojām kalpo par svarīgu ietvaru, kurā iekļaut un analizēt citas klimata ietekmējošas procesus. Lai gan mūsdienu klimata modelēšana ir ievērojami attīstījusies un ņem vērā daudz vairāk faktoru, Milankoviča cikli paliek centrālais elements, izpratnei par dabiskajām klimata svārstībām Zemes vēsturē.

Jautājumi un atbildes

J: Kas bija Milutins Milankovičs?

J: Kādi bija divi viņa fundamentālie ieguldījumi zinātnē?

J: Kā viņa skaidrojums izskaidro ledus laikmetus?

J: Vai viņa skaidrojums ir pilnīgi precīzs?

J: Vai ģeoloģiskie pierādījumi, kas iegūti no nogulumiežos atrodamajām ritmiskajām iezīmēm, ir izplatīti?

J: Ko viņš aprēķināja attiecībā uz temperatūru citās planētās?

Meklēt pēc burta