Milanković-Zyklen

Milankovitch-Zyklen sind kleine, langsame, aber regelmäßige Änderungen der Umlaufbahn der Erde um die Sonne und der Neigung der Erdachse.

Die Dynamik ist komplex. Die Veränderungen wirken sich auf die "Sonneneinstrahlung" (Sonnenlicht, das auf Teile der Erde fällt) aus. Dies führt zu Klimazyklen auf der Erde, die etwa 21.000, 41.000, 100.000 und 400.000 Jahre betragen. Dieser ganze Bereich wird noch aktiv erforscht.

Mit Hilfe der angewandten Mathematik sagte Milanković voraus, dass Variationen der Exzentrizität, der axialen Neigung und der Präzession der Erdumlaufbahn Klimamuster auf der Erde verursachen.

Ähnliche astronomische Theorien waren im 19. Jahrhundert von Joseph Adhemar, James Croll und anderen aufgestellt worden. Allerdings gab es zunächst keine zuverlässigen datierten Beweise. Die Frage wurde erst nach der Entnahme von Tiefseekernen und einem 1976 in Science veröffentlichten Papier geklärt.

Präzessionsbewegung.Zoom
Präzessionsbewegung.

Die Art der Sedimente kann zyklisch variieren, und diese Zyklen können in der Sedimentaufzeichnung angezeigt werden. Hier können die Zyklen in der Farbe der verschiedenen Schichten dargestellt werdenZoom
Die Art der Sedimente kann zyklisch variieren, und diese Zyklen können in der Sedimentaufzeichnung angezeigt werden. Hier können die Zyklen in der Farbe der verschiedenen Schichten dargestellt werden

Planeten, die die Sonne umkreisen, folgen elliptischen (ovalen) Bahnen, die sich mit der Zeit allmählich drehen (apsidale Präzession). Die Exzentrizität dieser Ellipse wird zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt.Zoom
Planeten, die die Sonne umkreisen, folgen elliptischen (ovalen) Bahnen, die sich mit der Zeit allmählich drehen (apsidale Präzession). Die Exzentrizität dieser Ellipse wird zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt.

22,1-24,5° Bereich der Erdneigung.Zoom
22,1-24,5° Bereich der Erdneigung.

Die Zyklen

Orbitalform (Exzentrizität)

Die Erdumlaufbahn ist eine Ellipse. Die Exzentrizität ist ein Maß für die Abweichung dieser Ellipse von der Kreisförmigkeit. Die Form der Erdumlaufbahn variiert mit der Zeit zwischen nahezu kreisförmig und leicht elliptisch.

Axiale Neigung (Schräglage)

Der Winkel der axialen Neigung der Erde variiert in Bezug auf die Ekliptikebene, da Störungen von anderen Planeten die Erdumlaufbahn verschieben.

Wenn die Schiefe zunimmt, erhalten die Sommer in beiden Hemisphären mehr Wärme und Licht von der Sonne und die Winter weniger. Umgekehrt, wenn die Schiefe abnimmt, erhalten die Sommer weniger Sonnenschein und die Winter mehr. Diese langsamen Schwankungen der Schiefe von 2,4° sind ungefähr periodisch. Sie benötigen etwa 41.000 Jahre, um sich zwischen einer Neigung von 22,1° und 24,5° und wieder zurück zu verschieben.

Axiale Präzession

Die Präzession ist das Taumeln der Erdachse. Diese gyroskopische Bewegung ist auf die Gezeitenkräfte zurückzuführen, die von der Sonne und dem Mond auf die feste Erde ausgeübt werden, die die Form eines abgeflachten Sphäroids und nicht einer Kugel hat. Sonne und Mond tragen zu etwa gleichen Teilen zu diesem Effekt bei. Seine Periode beträgt etwa 26.000 Jahre.

Wenn die Achse zur Sonne zeigt, hat die eine Polarhemisphäre einen größeren Unterschied zwischen den Jahreszeiten, während die andere mildere Jahreszeiten hat. Die Hemisphäre, die sich im Sommer am Perihel befindet, erhält einen Großteil der entsprechenden Zunahme der Sonneneinstrahlung, während dieselbe Hemisphäre im Winter am Aphel einen kälteren Winter hat. Die andere Hemisphäre wird einen relativ wärmeren Winter und einen kühleren Sommer haben.

Apsidale Präzession

Planeten, die die Sonne umkreisen, folgen elliptischen (ovalen) Bahnen, die sich mit der Zeit allmählich drehen (apsidale Präzession).

Darüber hinaus bewegt sich die Orbitalellipse selbst im Raum, hauptsächlich als Ergebnis von Interaktionen mit Jupiter und Saturn. Dadurch verkürzt sich die Periode der Präzession der Äquinoktien von 25.771,5 auf ~21.636 Jahre.

Orbitale Neigung

Die Neigung der Erdumlaufbahn driftet relativ zu ihrer gegenwärtigen Umlaufbahn auf und ab, wobei der Zyklus einen Zeitraum von etwa 70.000 Jahren umfasst. Milankovitch hat diese dreidimensionale Bewegung nicht untersucht. Diese Bewegung ist als "Präzession der Ekliptik" oder "planetarische Präzession" bekannt.

Die Forscher stellten diese Drift fest, und auch, dass sich die Umlaufbahn relativ zu den Bahnen der anderen Planeten bewegt. Die unveränderliche Ebene, d.h. die Ebene, die den Drehimpuls des Sonnensystems darstellt, entspricht ungefähr der Umlaufebene des Jupiter. Die Neigung der Erdumlaufbahn hat einen Zyklus von 100.000 Jahren relativ zu der unveränderlichen Ebene. Dies ist der Exzentrizitätsperiode von 100.000 Jahren sehr ähnlich. Dieser 100.000-Jahres-Zyklus entspricht weitgehend dem 100.000-Jahres-Muster der Eiszeiten.

Es wurde vorgeschlagen, dass in dem Flugzeug eine Scheibe aus Staub und anderen Trümmern existiert, die das Erdklima beeinflusst. Die Erde bewegt sich um den 9. Januar und den 9. Juli herum durch dieses Flugzeug, wenn es zu einer Zunahme der vom Radar entdeckten Meteore und meteorbedingten Nachtwolken kommt.

Eine Studie des antarktischen Eiskerns unter Verwendung des Sauerstoff-Stickstoff-Verhältnisses in den im Eis eingeschlossenen Luftblasen kam zu dem Schluss, dass die in den Eiskernen dokumentierte Klimareaktion durch die Sonneneinstrahlung auf der Nordhalbkugel angetrieben wurde, wie dies in der Milankovitch-Hypothese vorgeschlagen wird. Dies ist eine zusätzliche Bestätigung der Milankovitch-Hypothese durch eine relativ neue Methode. Sie steht nicht im Einklang mit der "Neigungs"-Theorie des 100.000-Jahres-Zyklus.

Auswirkungen der apsidialen Präzession auf die JahreszeitenZoom
Auswirkungen der apsidialen Präzession auf die Jahreszeiten

Zeigt apsidiale Präzession. Die meisten Bahnen im Sonnensystem haben eine viel geringere Exzentrizität, wodurch sie fast kreisförmig sind.Zoom
Zeigt apsidiale Präzession. Die meisten Bahnen im Sonnensystem haben eine viel geringere Exzentrizität, wodurch sie fast kreisförmig sind.

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Fragen und Antworten

F: Was ist ein Milankovich-Zyklus?


A: Ein Milankovich-Zyklus ist eine langsame, regelmäßige Veränderung der Erdumlaufbahn um die Sonne und der Neigung der Erdachse, die sich auf die Menge des Sonnenlichts auswirkt, das auf Teile der Erde fällt, und zu Klimazyklen führt.

F: Wie viele Klimazyklen auf der Erde werden durch Milankovich-Zyklen verursacht?


A: Milankovich-Zyklen verursachen Klimazyklen auf der Erde im Abstand von etwa 21.000, 41.000, 100.000 und 400.000 Jahren.

F: Wer hat vorausgesagt, dass die Schwankungen der Exzentrizität, der Achsenneigung und der Präzession der Erdumlaufbahn die Klimamuster auf der Erde verursachen?


A: Milutin Milanković hat mit Hilfe angewandter Mathematik vorhergesagt, dass Variationen in der Exzentrizität, der axialen Neigung und der Präzession der Erdumlaufbahn Klimamuster auf der Erde verursachen.

F: Wann wurden die astronomischen Theorien über die Milankovich-Zyklen erstmals aufgestellt?


A: Ähnliche astronomische Theorien über Milankovich-Zyklen wurden im 19. Jahrhundert von Joseph Adhemar, James Croll und anderen aufgestellt.

F: Was war das Problem mit den Milankovich-Zyklen bis 1976?


A: Bis 1976 gab es keine verlässlichen, datierten Beweise, um die Rolle der Milankovich-Zyklen für die Klimamuster auf der Erde zu klären.

F: Wann wurden die Beweise für Milankovich-Zyklen im Klimageschehen auf der Erde erbracht?


A: Der Beweis für Milankovich-Zyklen im Klimageschehen der Erde wurde mit der Veröffentlichung eines Artikels in Science im Jahr 1976 erbracht, nachdem Tiefseebohrkerne entnommen worden waren.

F: Wird auf dem Gebiet der Milankovich-Zyklen immer noch aktiv geforscht?


A: Ja, der gesamte Bereich der Milankovich-Zyklen und ihrer Auswirkungen auf die Klimamuster auf der Erde wird immer noch aktiv erforscht.

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