Các chu trình Milankovitch mô tả những thay đổi tương đối nhỏ trong chuyển động của Trái đất ảnh hưởng đến khí hậu của hành tinh. Các chu kỳ được đặt tên cho Milutin Milankovitch, nhà vật lý thiên văn người Serbia, người bắt đầu điều tra nguyên nhân của kỷ băng hà cổ đại vào đầu những năm 1900, theo Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ (AMNH).
Trái đất đã trải qua thời kỳ băng hà gần đây nhất trong kỷ nguyên Pleistocene, kéo dài từ 2,6 triệu năm trước đến 11.700 năm trước. Trong hàng ngàn năm tại một thời điểm, ngay cả những vùng ôn đới hơn trên toàn cầu cũng được bao phủ bởi sông băng và các tảng băng, theo Bảo tàng Cổ sinh vật học của Đại học California.
Để xác định làm thế nào Trái đất có thể trải qua những thay đổi lớn như vậy về khí hậu theo thời gian, Milankovitch đã kết hợp dữ liệu về sự biến đổi của vị trí Trái đất với dòng thời gian của kỷ băng hà trong thời kỳ Pleistocene. Ông đã nghiên cứu các biến thể của Trái đất trong 600.000 năm qua và tính toán lượng bức xạ mặt trời khác nhau do các thông số quỹ đạo thay đổi của Trái đất. Khi làm như vậy, ông có thể liên kết lượng bức xạ mặt trời thấp hơn ở các vĩ độ phía bắc cao với các kỷ băng hà châu Âu trước đây, theo AMNH.
Các tính toán và biểu đồ của Milankovitch, được xuất bản vào những năm 1920 và ngày nay vẫn được sử dụng để hiểu khí hậu trong quá khứ và tương lai, khiến ông kết luận rằng có ba chu kỳ vị trí khác nhau, mỗi chu kỳ có chiều dài chu kỳ riêng, ảnh hưởng đến khí hậu trên Trái đất: độ lệch tâm của quỹ đạo Trái đất, độ nghiêng dọc trục của hành tinh và sự chao đảo của trục của nó.
Độ lệch tâm
Trái đất quay quanh mặt trời theo hình bầu dục gọi là hình elip, với mặt trời tại một trong hai tiêu điểm (tiêu điểm). Theo hình elip là thước đo hình dạng của hình bầu dục và được xác định bởi tỷ lệ của trục bán nguyệt (chiều dài của trục ngắn của hình elip) với trục semimajor (chiều dài của trục dài của hình elip), theo Swinburne Trường đại học. Một vòng tròn hoàn hảo, trong đó hai tiêu điểm gặp nhau ở trung tâm, có độ elip bằng 0 (độ lệch tâm thấp) và hình elip đang được đặt vuông góc gần như một đường thẳng có độ lệch tâm gần 1 (độ lệch tâm cao).
Quỹ đạo của Trái đất thay đổi một chút độ lệch tâm của nó trong quá trình 100.000 năm từ gần 0 đến 0,07 và trở lại, theo Đài quan sát Trái đất của NASA. Khi quỹ đạo của Trái đất có độ lệch tâm cao hơn, bề mặt hành tinh sẽ nhận được bức xạ mặt trời nhiều hơn từ 20 đến 30% khi nó ở trạng thái perihelion (khoảng cách ngắn nhất giữa Trái đất và mặt trời mỗi quỹ đạo) so với khi nó ở trạng thái cách ly (khoảng cách lớn nhất giữa Trái đất và mặt trời mỗi quỹ đạo). Khi quỹ đạo của Trái đất có độ lệch tâm thấp, có rất ít sự khác biệt về lượng bức xạ mặt trời nhận được giữa perihelion và aphelion.
Ngày nay, độ lệch tâm của quỹ đạo Trái đất là 0,017. Tại perihelion, xảy ra vào hoặc khoảng ngày 3 tháng 1 hàng năm, bề mặt Trái đất nhận được bức xạ mặt trời nhiều hơn khoảng 6% so với tại aphelion, xảy ra vào hoặc khoảng ngày 4 tháng 7.
Trục nghiêng
Độ nghiêng của trục Trái đất so với mặt phẳng quỹ đạo của nó là lý do chúng ta trải qua các mùa. Những thay đổi nhỏ về độ nghiêng làm thay đổi lượng bức xạ mặt trời rơi xuống một số vị trí nhất định trên Trái đất, theo Đại học Indiana Bloomington. Trong khoảng 41.000 năm, độ nghiêng của trục Trái đất, còn được gọi là độ xiên, dao động trong khoảng 21,5 đến 24,5 độ.
Khi trục ở độ nghiêng tối thiểu, lượng bức xạ mặt trời không thay đổi nhiều giữa mùa hè và mùa đông đối với phần lớn bề mặt Trái đất và do đó, các mùa ít nghiêm trọng hơn. Điều này có nghĩa là mùa hè ở các cực mát hơn, cho phép tuyết và băng tồn tại suốt mùa hè và vào mùa đông, cuối cùng xây dựng thành những tảng băng khổng lồ.
Ngày nay, Trái đất nghiêng 23,5 độ và giảm dần, theo EarthSky.
Suy đoán
Trái đất chao đảo chỉ một chút khi nó quay tròn trên trục của nó, tương tự như khi một đỉnh quay bắt đầu chậm lại. Sự chao đảo này, được gọi là suy đoán, chủ yếu được gây ra bởi lực hấp dẫn của mặt trời và mặt trăng kéo theo phình xích đạo của Trái đất. Sự chao đảo không thay đổi độ nghiêng của trục Trái đất, nhưng hướng thay đổi. Trong khoảng 26.000 năm, Trái đất chao đảo trong một vòng tròn hoàn chỉnh, theo Đại học bang Washington.
Bây giờ, và trong vài ngàn năm qua, trục Trái đất đã hướng về phía bắc ít nhiều về phía Polaris, còn được gọi là Sao Bắc Đẩu. Nhưng sự chao đảo dần dần của Trái đất có nghĩa là Polaris không phải luôn là Sao Bắc Đẩu. Khoảng 5.000 năm trước, Trái đất được hướng nhiều hơn về một ngôi sao khác, được gọi là Thubin. Và, trong khoảng 12.000 năm nữa, trục sẽ di chuyển thêm một chút quanh vòng tròn suy đoán của nó và sẽ hướng về Vega, nơi sẽ trở thành Sao Bắc Đẩu tiếp theo.
Khi Trái đất hoàn thành một chu kỳ suy đoán, sự định hướng của hành tinh bị thay đổi liên quan đến sự hư hỏng và cách ngôn. Nếu một bán cầu được chỉ về phía mặt trời trong quá trình perihelion (khoảng cách ngắn nhất giữa Trái đất và mặt trời), nó sẽ bị chỉ ra trong khi aphelion (khoảng cách lớn nhất giữa Trái đất và mặt trời), và điều ngược lại là đúng với bán cầu kia. Bán cầu chỉ về phía mặt trời trong quá trình perihelion và đi xa trong giai đoạn aphelion trải nghiệm sự tương phản theo mùa cực đoan hơn so với bán cầu khác.
Hiện tại, mùa hè của bán cầu nam xảy ra gần perihelion và mùa đông gần aphelion, có nghĩa là bán cầu nam trải qua nhiều mùa cực đoan hơn bán cầu bắc.
Bổ sung tài nguyên:
