I cicli di Milankovich e la precessione degli equinozi (parte 1)

Milutin Milankovitch fu un astrofísico serbo, professore di meccanica nella Universitá di Belgrado, che dedicó la sua carriera a sviluppare una teoría matematica del clima. Nel 1941 pubblicó le sue conclusioni piú importanti: i cambiamenti nella distribuzione stagionale della insolazione, dovuti a fattori astronómici, sono i responsabili della espansione e ritirata dei grandi ghiacciai del Pleistoceno. Le teoríe di Milankovitch, che erano state suggerite dallo scozzese James Croll nel 1864, furono trascurate e rinacquero con forza solo nella decade del 1980, quando si provó che esistevano relazioni tra le periodicitá trovate e i cicli glaciali e interglaciali del quaternario.
Dovuto alle influenze gravitazionali degli altri pianeti del sistema solare, durante i millenni si modificano ciclicamente diversi parametri astronomici del movimento della Terra, come:
a) la relazione del momento degli equinozi e dei solstizi rispetto al momento di maggior o minor distanza della Terra dal Sole (precessione degli equinozi). b) la forma leggermente ellittica della orbita terrestre (eccentricitá dell´orbita) C) l´inclinazione dell´asse di rotazione della Terra (obliquitá dell´asse). Combinando i tre cicli di variazione si producono variazioni complesse nella quantitá di radiazione solare intercettata alle varie latitudini e in ciascuna stagione dell´anno.
Attenzione che la teoria di Milankovich tralascia le variazioni di radiazioni solari dovute ai minimi dei cicli e ancor di piú ai profondi minimi solari.
La teoria di Milankovitch assume che l’energia solare incidente sulla Terra nel suo insieme e per un anno intero è sempre la stessa (tranne per le modifiche di eccentricità, dove è consentito un leggero cambiamento.) La variazione rilevante sta nella diversa distribuzione di energia in ogni stagione e in ogni emisfero, in quanto cambiano nel corso degli anni, le caratteristiche dell’orbita. È anche interessante notare che ciascuno dei cicli di Milankovitch può produrre effetti climatici diversi per ogni latitudine.

Nella figura sopra vediamo i cicli di Milankovich, e le variazioni negli ultimi 500.000 anni.

LA PRECESSIONE DEGLI EQUINOZI

La Terra descrive una orbita leggermente ellittica attorno al Sole (nella figura si é molto esagerato la eccentricitá della ellisse). Il Sole non si trova al centro dell´ellisse ma occupa uno dei due fuochi.

Nella figura la traslazione della Terra attorno al Sole attualmente.

Oggi, durante il solstizio d’inverno nell’emisfero boreale (22 dicembre), la Terra è più vicina al punto della sua orbita più vicino al sole, perielio, che è il 3 gennaio. La distanza al sole in questi giorni è il più corto dell’anno, circa 147 milioni di chilometri, e per questa ragione la Terra nel suo insieme in questi giorni ottiene il massimo calore.
Per contro, per il solstizio d’estate nell’emisfero nord (21 giugno), la Terra è vicina al punto della sua orbita più lontano dal Sole, l’afelio, che raggiunge il 4 luglio. La distanza dal Sole è la più lunga dell’anno, 152 milioni km, ovvero circa 5 milioni in più rispetto al perielio e la terra in quei giorni un riceve un 3,5% in meno di energia solare (in alcuni periodi glaciali le differenze di distanza sono aumentate a 15 milioni di km).
Nel corso dei millenni stanno cambiando le date del perielio e afelio. 11.000 anni fa il perielio si verificava a giugno e l´afelio a dicembre. Il contrario di adesso.
Succede che in un ciclo di 23.000 anni l´asse di rotazione della Terra descrive una figura conica su una linea perpendicolare al piano dell´eclittica. Cosí 11.000 anni fa l´asse terrestre non puntava verso la Stella Polare ma verso la Stella Vega.
Questo lento movimento é causato dal fatto che la Terra non é perfettamente sferica ma é un poco schiacciata ai poli e piú larga nell´equatore. Inoltre, la stessa eclittica ha anche lei una leggera rotazione, causati dai cambiamenti graviatazionali esercitati sulla Terra dagli altri pianeti, che contribuisce anche a cambiare la posizione dei solstizi e degli equinozi.

Nella figura il movimento di precessione.

ECCENTRICITÀ DELL`ORBITA

L´orbita terrestre attrno al Sole non é perfettamente circolare, ma elleittica, ma la sua eccentricitá é variabile con due periodi primari di 100.000 e 400.000 anni.
Si é soliti determinare la forza della eccentricitá con il paramemtro “e”, che mette a confronto le due longitudini focali “x” e “y” (distanza della Terra dal Sole in afelio e nel perielio respettivamente) mediante la equazione e= (x2-y2 )1/2 / x . Se l´orbita fosse circolare le longitudini focali sarebbero uguali e cioé “e” sarebbe uguale a 0. Ma l´orbita varia da quasi circolare (e=0,005) fino ad essere piú marcatamente ellittica (e=0,060). Attualmente il valore di “e” è di 0,018 (Berger & Loutre, 2002).


Nella figura le differenze di eccentricitá dell´orbita terrestre attorno al Sole.

Queste variazioni di eccentricitá causano una differente irradiazione solare. Oggi la differenza tra perielio ed afelio é del 3,5% (perielio 146 milioni di Km e afelio 151 milioni di Km) Questa differenza di insolazione aumenta quando l´eccentricitá é maggiore e diminuisce quando é minore. Nei periodi di eccentricitá massima la differenza di irradiazione solare nell´atmosfera tra perielio e afelio arriva ad un valore del 30%!
L´aumento della eccentricitá provoca un incremente del contrasto inverno-estate in un emisfero e la riduzione di questo contrasto nell´altro emisfero.
Per esempio, se in un emisfero l´estate coincide con il perielio e l´inverno con l´afelio e l´eccentricitá é alta, la radiazione solare estiva sará molto intensa e la radiazione solare invernale molto debole. Al contrario nell´altro emisfero i contrasti stagionali saranno molti attenuati giá che l´estate coinciderá con l´afelio e l´inverno col perielio.

INCLINAZIONE DELL`ASSE TERRESTRE

Per finire, l`inclinazione dell´asse terrestre varia con una periodicità di 41.000 anni. Quando il valore é alto, la differenza di insolazione stagionale é grande e viceversa se l´angolo fosse 0 non ci sarebbero stagioni.
Attualmente il valore é di 23,4º e durante gli ultimi 2 milioni di anni é variato tra un massimo di 24,5º e un mínimo de 21,5º.

Nella figura la variazione di inclinazione dell´asse di rotazione terrestre.
Per alcuni ricercatori, la Terra durante il Pleistocene tende ad uno stato glaciale, che é rotto nelle occasioni di deglaciazioni. L´obliquitá é piú determinante della precessione e della eccentricitá e in queste rotture di equilibrio (Huybers, 2005). I cicli glaciali durante la prima metá del Pleistocene hanno seguito chiaramente questa periodicitá, di circa 40.000 anni, con il disgelo della Groenlandia e della costa antartica orientale. Poi nell´ultimo milione di anni, l´aumento del freddo nei margini dell´antartico orientale sarebbe piú difficile, come avviene attualmente, per cui l´effetto della obliquitá sarebbe piú offuscato e prevalerebbero i cicli di 100.000 anni por lo que el efecto de la oblicuidad quedaría más difuminado y prevalecerían los ciclos de unos 100.000 in cui appare con maggiore chiarezza l´influenza delle altre varianti orbitali, la precessione e la eccentricitá (Raymo, 2006).

Nella seconda parte vedremo quali sono le conseguenze climatiche sulla Terra dei cicli di Milankovich e delle 3 variabili: precessione, eccentricitá e obliquitá.

SAND-RIO

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38 pensieri su “I cicli di Milankovich e la precessione degli equinozi (parte 1)

  1. sto cercando di modificare il nick per farlo vedere
    dopo cancello questo messaggio

    sono talmente geniale da esserci riuscito al primo tentativo che non lo cancello neanche

      (Quote)  (Reply)

  2. Complimenti per la nuova grafica del blog, è molto più bella della precedente.
    E anche nei post con il nuovo pulsante quota è molto più chiaro per rispondere ai commenti degli altri utenti.

      (Quote)  (Reply)

  3. sand-rio :

    Fabio-Nintendo :

    non capisco perchè sand ha il nick a destra.

    L´autore dell´articolo postato viene messo a dx per far notare le risposte che puó dare ai commenti.

    Se oggi pomeriggio Simon posta un aggiornamento sul Sole, i suoi commenti figureranno a Dx. E tutti gli altri a SX… che bello!

      (Quote)  (Reply)

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