I cicli di Milankovitch descrivono come i cambiamenti relativamente lievi nel movimento della Terra influenzino il clima del pianeta. I cicli prendono il nome da Milutin Milankovitch, un astrofisico serbo che iniziò a indagare sulla causa delle antiche ere glaciali della Terra nei primi anni del 1900, secondo l'American Museum of Natural History (AMNH).
La Terra ha vissuto le epoche glaciali più recenti durante l'epoca del Pleistocene, che è durata da 2,6 milioni di anni fa a 11.700 anni fa. Per migliaia di anni alla volta, anche le regioni più temperate del globo sono state coperte di ghiacciai e calotte glaciali, secondo il Museo di Paleontologia dell'Università della California.
Per determinare come la Terra potrebbe subire nel tempo cambiamenti così vasti nel clima, Milankovitch ha incorporato i dati sulle variazioni della posizione della Terra con la cronologia delle ere glaciali durante il Pleistocene. Ha studiato le variazioni della Terra negli ultimi 600.000 anni e ha calcolato le diverse quantità di radiazione solare dovute ai mutevoli parametri orbitali della Terra. In tal modo, secondo AMNH, è stato in grado di collegare minori quantità di radiazione solare nelle alte latitudini settentrionali alle precedenti ere glaciali europee.
I calcoli e i grafici di Milankovitch, pubblicati negli anni '20 e ancora oggi utilizzati per comprendere il clima passato e futuro, lo hanno portato a concludere che esistono tre diversi cicli posizionali, ciascuno con la propria lunghezza del ciclo, che influenzano il clima sulla Terra: il eccentricità dell'orbita terrestre, inclinazione assiale del pianeta e oscillazione del suo asse.
Eccentricità
La Terra orbita attorno al sole in una forma ovale chiamata ellisse, con il sole in uno dei due punti focali (foci). L'ellitticità è una misura della forma dell'ovale ed è definita dal rapporto tra l'asse semiminor (la lunghezza dell'asse corto dell'ellisse) e l'asse seminale maggiore (la lunghezza dell'asse lungo dell'ellisse), secondo Swinburne Università. Un cerchio perfetto, in cui i due fuochi si incontrano al centro, ha un'ellitticità di 0 (bassa eccentricità) e un'ellisse che viene schiacciata su quasi una linea retta ha un'eccentricità di quasi 1 (alta eccentricità).
L'orbita terrestre cambia leggermente la sua eccentricità nel corso di 100.000 anni da quasi 0 a 0,07 e viceversa, secondo l'Osservatorio della Terra della NASA. Quando l'orbita terrestre ha un'eccentricità più elevata, la superficie del pianeta riceve dal 20 al 30 percento in più di radiazione solare quando è al perielio (la distanza più breve tra la Terra e il sole per ogni orbita) rispetto a quando è nell'afelio (la distanza più grande tra la Terra e sole ogni orbita). Quando l'orbita terrestre ha una bassa eccentricità, c'è ben poca differenza nella quantità di radiazione solare ricevuta tra il perielio e l'afelio.
Oggi, l'eccentricità dell'orbita terrestre è 0,017. Al perielio, che si verifica intorno al 3 gennaio di ogni anno, la superficie terrestre riceve circa il 6% in più di radiazione solare rispetto all'afelio, che si verifica intorno al 4 luglio.
Inclinazione assiale
L'inclinazione dell'asse terrestre rispetto al piano della sua orbita è la ragione per cui viviamo le stagioni. Lievi cambiamenti nell'inclinazione cambiano la quantità di radiazione solare che cade su determinate posizioni della Terra, secondo l'Università dell'Indiana Bloomington. Nel corso di circa 41.000 anni, l'inclinazione dell'asse terrestre, nota anche come obliquità, varia tra 21,5 e 24,5 gradi.
Quando l'asse è alla sua minima inclinazione, la quantità di radiazione solare non cambia molto tra estate e inverno per gran parte della superficie terrestre e, quindi, le stagioni sono meno severe. Ciò significa che l'estate ai poli è più fresca, il che consente alla neve e al ghiaccio di persistere per tutta l'estate e l'inverno, fino a diventare enormi calotte di ghiaccio.
Oggi, la Terra è inclinata di 23,5 gradi e sta lentamente diminuendo, secondo EarthSky.
Precessione
La Terra oscilla leggermente mentre gira sul suo asse, in modo simile a quando una trottola inizia a rallentare. Questa oscillazione, nota come precessione, è principalmente causata dalla gravità del sole e della luna che tirano i rigonfiamenti equatoriali della Terra. L'oscillazione non cambia l'inclinazione dell'asse terrestre, ma l'orientamento cambia. Per circa 26.000 anni, la Terra oscilla in un cerchio completo, secondo la Washington State University.
Ora, e per diverse migliaia di anni, l'asse terrestre è stato puntato più o meno a nord verso Polaris, conosciuta anche come la stella polare. Ma la graduale oscillazione precessionale della Terra significa che Polaris non è sempre la stella polare. Circa 5.000 anni fa la Terra era puntata più verso un'altra stella, chiamata Thubin. E, tra circa 12.000 anni, l'asse avrà viaggiato un po 'di più attorno al suo cerchio della precessione e punterà verso Vega, che diventerà la prossima stella polare.
Man mano che la Terra completa un ciclo di precessione, l'orientamento del pianeta viene modificato rispetto al perielio e all'afelio. Se un emisfero è puntato verso il sole durante il perielio (la distanza più breve tra Terra e sole), verrà puntato via durante l'afelione (la più grande distanza tra Terra e sole) e il contrario è vero per l'altro emisfero. L'emisfero che punta verso il sole durante il perielio e via durante l'afelio sperimenta contrasti stagionali più estremi rispetto all'altro emisfero.
Attualmente, l'estate dell'emisfero australe si verifica vicino al perielio e l'inverno vicino all'afelio, il che significa che l'emisfero meridionale vive stagioni più estreme dell'emisfero settentrionale.
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