밀란코비치 주기

Milankovitch cycles
VSOP 모델을 통한 과거와 미래의 Milankovitch 사이클
• 그래픽은 5가지 궤도 요소의 변화를 보여준다.
축방향 기울기 또는 경사도(ε)
편심(e)
근일점 경도( sin ( ) ) 。
세차 지수(e sin(ϖ))
• 각 위도에서의 세차 지수 및 경사 제어 일사:
하지일 대기 정상 일평균 일사량( n dy { { ) 65° N
• 해양 퇴적물과 남극 얼음 지층은 고대 해수면과 온도를 기록한다.
Bentic Forams (57개의 광범위한 장소)
보스토크 빙심(남극)
• 회색 세로선이 표시됨(2000 CE)

밀란코비치 주기는 수천 년 동안 지구의 기후에 대한 지구 운동의 변화가 집단적으로 미치는 영향을 설명한다.이 용어는 세르비아의 지구 물리학자이자 천문학자 밀루틴 밀란코비치의 이름을 따서 만들어졌고 붙여졌다.1920년대에 그는 편심률, 축방향 기울기, 세차운동의 변화가 합쳐져 지구 표면의 연간 및 위도별 태양 복사 분포의 순환적 변화를 초래하고, 이러한 궤도 강제력이 지구의 기후 [1][2]패턴에 강하게 영향을 미친다는 가설을 세웠다.

유사한 천문학 가설은 19세기에 조지프 애드마, 제임스 크롤 등에 의해 제기되었지만, 확실한 날짜의 증거가 없고,[citation needed] 어떤 시기가 중요한지 불분명하기 때문에 검증이 어려웠다.

최근 몇 년 동안, 지구의 기후의 역사를 나타내기 위해 수천 년 동안 변하지 않은 물질들이 연구되었습니다.밀란코비치 가설과 대체로 일치하지만,[citation needed] 가설에 의해 많은 특정 관측치가 설명되지 않습니다.

지구의 움직임

지구의 자전과 태양 주위의 회전은 태양계의 다른 물체와의 중력 상호작용으로 인해 시간이 지남에 따라 진화한다.변화는 복잡하지만 몇 가지 주기가 [3]우세합니다.

원궤도, 편심 없음
0.5 이심률의 궤도로, 설명을 위해 과장되어 있으며, 지구 궤도는 약간 이심률에 불과합니다.

지구의 궤도는 거의 원형에서 약간 타원형으로 변화합니다(이심률은 다양합니다).궤도가 더 길어질 때, 지구와 태양 사이의 거리, 그리고 1년 중 다른 시기에 태양 복사량에서 더 많은 변화가 생긴다.또한 지구의 회전 기울기(각도)도 약간 변합니다.기울기가 클수록 계절은 더욱 극단적으로 변한다.마지막으로, 지구의 축이 가리키는 고정 별들의 방향은 변하는 반면(축 세차 운동), 태양 주위의 지구의 타원 궤도는 회전한다(조몰 세차 운동).세차운동과 이심률의 결합 효과는 태양에 근접하는 것이 서로 다른 천문학 [4]계절에 일어난다는 것이다.

밀란코비치는 지구에 도달하는 태양 복사의 양과 위치를 바꾸는 지구의 이러한 움직임의 변화를 연구했다.이것은 태양력이라고 알려져 있다.밀란코비치는 북위 65도 지역에서 많은 양의 육지로 인해 발생하는 변화를 강조했다.지표면과 깊은 물이 섞이고 토양이 [5]물보다 체적 열 용량이 낮기 때문에 육지의 질량은 바다보다 더 빨리 변한다.

궤도 이심률

주요 기사:궤도 이심률

지구의 궤도는 타원에 가깝다.편심률은 이 타원이 원형에서 이탈하는 정도를 측정합니다.지구 궤도의 모양은 거의 원형(이심률이 0에 달할 수 있음)과 약간 타원형(이심률이 지난 2억 5천만 [6]년 동안 0.0679)으로 다양합니다.기하 평균 또는 로그 평균은 0.0019입니다.이러한 변동의 주요 구성요소는 413,000년 주기(±0.012의 [citation needed]편심성 변동)에 발생한다.다른 구성요소는 95,000년과 125,000년의 주기를 가집니다(비트 주기는 400,000년).이들은 느슨하게 결합되어 100,000년 주기(-0.03 ~ +0.02)가 됩니다.현재 편심률은 0.017이며 감소합니다.

이심률은 주로 목성과 토성의 중력에 의해 변화한다.그러나 궤도 타원의 반장축은 변하지 않는다; 궤도의 진화를 계산하는 섭동 이론에 따르면 반장축은 불변이다.케플러의 제3법칙에 따르면 반지름에 의해 결정되기 때문에 공전 주기(반성의 해 길이)도 불변합니다.장기적인 변화는 수성, 금성, 지구, 화성, [6]목성의 근일점과 결합점과 관련된 상호작용에 의해 발생합니다.

온도에 미치는 영향

반장축은 상수입니다.그러므로, 지구의 궤도가 더 이심해지면, 반소형 축은 짧아진다.이것은 계절 [7]변화의 크기를 증가시킨다.

가장 먼 거리(원일점)에서의 조사와 비교해 태양에 가장 가까운 거리(원일점)에서의 태양 조사 증가량은 편심률의 4배보다 약간 크다.현재 지구의 궤도 편심률에서, 들어오는 태양 복사는 약 6.8% 정도 차이가 나는 반면, 현재 태양과의 거리는 3.4%(510만 km 또는 320만 mi 또는 0.034 au)[citation needed]밖에 차이가 나지 않는다.

근일점은 현재 1월 3일경이며 근일점은 7월 4일경입니다.궤도가 가장 이심률이 높을 때, 근일점에서의 태양 복사량은 근일점에서의 태양 복사량보다 약 23% 더 많을 것이다.그러나 지구의 이심률은 매우 작기 때문에(적어도 현재), 태양 조사 변화는 축 방향 기울기와 비교하여 계절적 기후 변동의 작은 요소이며, 심지어 북반구의 넓은 육지 덩어리를 상대적으로 쉽게 가열할 수 있는 것과 비교된다.

계절의 길이에 대한 영향

시즌 기간[8]
연도 북부.
반구		 남부
반구		 날짜: UTC 계절
지속
2005 동지 하지 2005년 12월 21일 18:35 88.99일
2006 춘분 추분 2006년 3월 20일 18:26 92.75일
2006 하지 동지 2006년 6월 21일 12:26 93.65일
2006 추분 춘분 2006년 9월 23일 4:03 89.85일
2006 동지 하지 2006년 12월 22일 0:22 88.99일
2007 춘분 추분 2007년 3월 21일 0:07 92.75일
2007 하지 동지 2007년 6월 21일 18:06 93.66일
2007 추분 춘분 2007년 9월 23일 9:51 89.85일
2007 동지 하지 2007년 12월 22일 06:08

계절은 지구 궤도의 사분면으로, 두 개의 용기와 두 개의 분점으로 특징지어진다.케플러의 두 번째 법칙은 궤도에 있는 물체는 같은 시간에 걸쳐 같은 면적을 추적한다는 것입니다; 그것의 궤도 속도는 근일점 주위에서 가장 높고 원일점 주위에서 가장 낮습니다.지구는 근일점 근처에서 보내는 시간은 줄이고 근일점 근처에서 보내는 시간은 더 많다.이것은 계절의 길이가 [9]다양하다는 것을 의미합니다.근일점은 현재 1월 3일경에 발생하므로 지구의 빠른 속도는 북반구의 겨울과 가을을 단축시킨다.북반구의 여름은 겨울보다 4.66일 길며, 봄은 [9]가을보다 2.9일 길다.이심률이 클수록 지구 궤도 속도의 변화가 커집니다.하지만, 현재, 지구의 궤도는 덜 이심해지고 있다.이것은 가까운 미래의 계절을 [9]더 비슷하게 만들 것이다.

축방향 기울기(오목)

주요 기사:축방향 틸트
지구의 경사 범위 22.1~24.5°

궤도평면에 대한 지구의 축경사각(황도의 경사도)은 약 41,000년의 주기로 22.1°와 24.5° 사이에서 변화한다.현재 기울기는 23.44°로 극한값의 거의 중간입니다.기울기는 기원전 8,700년에 마지막으로 최대치에 도달했다.지금은 주기의 감소 단계에 있으며,[9] 11,800년경에 최저치에 이를 것이다.기울기가 증가하면 일사 주기의 진폭이 증가하여 각 반구의 여름에는 더 많은 태양 복사를 제공하고 겨울에는 더 적은 양의 태양 복사를 제공한다.하지만, 이러한 효과는 지구 표면의 모든 곳에서 균일하지는 않다.기울기가 증가하면 고위도에서 연간 총 일사량이 증가하고 [9]적도에 가까운 총 일사량이 감소한다.

현재의 기울기 감소 추세는 그 자체로 온화한 계절(더 따뜻한 겨울과 더 추운 여름)과 전반적인 냉각 [9]추세가 촉진될 것입니다.행성의 눈과 얼음의 대부분이 높은 위도에 있기 때문에, 기울기의 감소는 두 가지 이유로 간빙기의 종료와 빙하기의 시작을 촉진할 수 있습니다. 1) 전체적인 여름 일사량이 적고 2) 높은 위도에서 일사량이 적습니다(지난 겨울의 눈과 [9]얼음이 덜 녹습니다.

축방향 세차 운동

주요 기사:축방향 세차 운동
축 방향 세차 이동

축 방향 세차운동은 고정된 별에 대한 지구 자전축 방향의 추세로, 약 25,700년의 주기로 나타납니다.분점의 세차 운동으로도 알려진 이 운동은 결국 북극성이 더 이상 되지 않게 된다는 것을 의미합니다.이러한 세차운동은 태양과 달이 자전하는 지구에 가하는 조력에 의해 발생하며, 둘 다 거의 같은 효과를 낸다.

현재, 근일점은 남반구의 여름에 발생한다.이것은 남반구가 태양 쪽으로 기울어져 있는 축 방향의 기울기와 지구의 태양과의 근접성으로 인한 태양 복사가 남반구에서는 최대치에 달하고 남반구에서는 최소치에 달한다는 것을 의미한다.따라서 가열에 대한 이러한 영향은 가법적이며, 이는 남반구 조사에 있어 계절적 변화가 더 심하다는 것을 의미한다.북반구에서, 이 두 가지 요소는 일년 중 반대되는 시기에 최대치에 도달합니다: 지구가 태양에서 가장 멀리 있을 때 북쪽은 태양 쪽으로 기울어집니다.두 효과는 반대 방향으로 작용하므로 일사의 극단적 변동이 줄어듭니다.

약 10,000년 후에 북극은 지구가 근일점에 있을 때 태양 쪽으로 기울어질 것이다.축방향 기울기와 궤도 이심률은 모두 북반구의 여름 동안 태양 복사의 최대 증가에 기여할 것이다.축방향 세차운동은 북반구 조사에 있어 더 극단적인 변화를 촉진하고 남쪽에서는 덜 극단적인 변화를 촉진할 것이다.지구의 축이 분점 근처에서 원일점과 근일점이 발생하도록 정렬되면 축 기울기가 편심률에 맞거나 정렬되지 않습니다.

압시달 세차

주요 기사:압시달 세차
태양 주위를 도는 행성은 시간에 따라 서서히 회전하는 타원형(타원형) 궤도를 따릅니다.이 타원의 이심률과 세차운동 속도는 시각화를 위해 과장되어 있습니다.

궤도 타원 자체는 우주에서 불규칙한 방식으로 세차하여 고정된 [10]별에 대해 약 112,000년 만에 완전한 주기를 완성합니다.근시달 세차운동은 황도면에서 일어나 황도에 대한 지구 궤도의 방향을 바꾼다.이것은 주로 목성과 토성과의 상호작용의 결과로 일어난다.태양의 편평성과 [11]수성으로 잘 알려진 일반 상대성 이론의 효과로 인해 더 적은 기여가 이루어진다.

근일점 세차운동은 지구가 근일점에 도달하는 해의 위치를 변화시키기 위해 25,700년의 축 세차운동 주기(위 참조)와 결합합니다.근위축 세차운동은 이 기간을 현재 약 21,000년으로 단축시킨다.비교적 오래된 자료(1965년)에 따르면, 지난 30만 년 동안의 평균값은 20,800년에서 29,000년 [10]사이인 23,000년이었다.

세차운동이 계절에 미치는 영향(북반구 용어 사용)

지구 궤도의 방향이 바뀌면서, 각 계절은 연초에 점차적으로 시작될 것이다.세차운동은 지구의 불균일한 운동(위 참조)이 다른 계절에 영향을 미친다는 것을 의미한다.예를 들어, 겨울은 궤도의 다른 부분에 있을 것이다.지구의 변(태양으로부터의 거리)이 분점과 일직선이 될 때, 봄과 여름을 합친 길이는 가을과 겨울의 길이와 같을 것입니다.그것들이 솔티스에 맞춰져 있을 때, 이 계절들의 길이 차이는 가장 커집니다.

궤도 경사

주요 기사:궤도 경사

지구 궤도의 기울기는 현재 궤도에 비해 위아래로 움직인다.이 3차원 운동은 "황도의 세차 운동" 또는 "행성 세차 운동"으로 알려져 있습니다.불변 평면(태양계의 각운동량을 나타내는 평면, 즉 목성의 궤도면)에 대한 지구의 현재 기울기는 1.57°[citation needed]이다.밀란코비치는 행성 세차운동을 연구하지 않았다.그것은 더 최근에 발견되었고 지구 궤도에 비해 약 7만 년의 주기를 갖는 것으로 측정되었다.그러나 지구 궤도와는 독립적으로 측정되지만 불변 평면에 대해 측정했을 때 세차운동은 약 100,000년의 주기를 가진다.이 기간은 10만 년의 이심 기간과 매우 유사합니다.두 시기 모두 10만 년의 빙하기 [12]패턴과 밀접하게 일치한다.

이론상의 제약

스페인, 스테르나스 사막: 다른 퇴적층의 색상과 저항성에서 사이클이 관찰될 수 있습니다.

과거 기후의 주기를 추론하기 위해 지구에서 채취한 물질들이 연구되어 왔다.남극의 얼음 핵에는 갇힌 기포가 들어 있는데, 이 기포의 산소 동위원소 비율은 얼음이 형성될 무렵의 지구 기온에 대한 믿을 만한 대용물이다.이 데이터의 연구는 얼음 코어에 기록된 기후 반응이 밀란코비치 [13]가설에 의해 제안된 북반구 일사에 의해 추진된다는 결론을 내렸다.

심해 코어 및 호수 깊이의 [14][15]분석과 Hays, Imbrie 및 Shackleton의[16] 수정 논문은 물리적 증거를 통해 추가적인 검증을 제공합니다.애리조나주에 뚫린 1,700피트(520미터)의 암석 핵에 포함된 기후 기록은 지구의 이심률과 일치하는 패턴을 보여주며, 뉴잉글랜드에 뚫린 핵은 2억 1,500만년 [17]전으로 거슬러 올라간다.

100,000년호

주요 기사: 10만 년의 문제

모든 궤도 주기 중에서, 밀란코비치는 경사도가 기후에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 북반구 고위도 지역의 여름 일사 현상을 변화시킴으로써 그렇게 했다고 믿었다.따라서, 그는 빙하기의 [18][19]4만 1천 년 기간을 추론했다.하지만, 후속 연구는[16][20][21] 지난 백만 년 동안의 4차 빙하의 빙하기 주기가 이심률 주기와 일치하는 10만 년의 기간이었다는 것을 보여주었다.주파수 변조[22] 또는 다양한 피드백(이산화탄소 또는 빙상 역학으로부터)을 포함하여 이러한 불일치에 대한 다양한 설명이 제안되었다.일부 모델은 지구 궤도의 작은 변화와 기후 시스템의 [23][24]내부 진동 사이의 비선형 상호작용의 결과로 100,000년 주기를 재현할 수 있습니다.특히, 확률 공명의 메커니즘은 원래 이러한 [25][26]상호작용을 설명하기 위해 제안되었다.

브라운 대학의 이은은 세차운동이 지구가 흡수하는 에너지의 양을 변화시킨다고 제안한다. 왜냐하면 남반구의 해빙 성장 능력이 더 커지면 지구로부터 더 많은 에너지가 반사되기 때문이다.더구나 이 의원은 세차는 편차가 클 때만 문제가 된다.그렇기 때문에 우리는 21,000년 [27][28]속도보다 10만 년 속도가 더 강하다고 생각합니다."일부에서는 기후 기록의 길이가 기후와 이심률 변화 [29]간에 통계적으로 유의한 관계를 설정하기에 불충분하다고 주장한다.

이행의 변경

주요 기사 : 근신세 중기의 이행
주기 시간의 변화, 해양 퇴적물에서 결정되는 곡선.
남극의 보스토크 연구소에서 나온 42만 년의 얼음 코어 데이터, 왼쪽에 더 최근의 시간이 있습니다.

1-3백만 년 전부터 기후 주기는 경사면에서 41,000년의 주기와 일치했다.100만 년 전, 이심률에 일치하는 10만 년 주기로 전환하면서 MPT(Mid Pleistose Transition)가 일어났다.전환 문제는 백만 년 [30]전에 무엇이 바뀌었는지 설명할 필요가 있다는 것을 의미한다.MPT는 이제 이산화탄소 감소 추세와 빙하로 유도된 레골리스 [31]제거를 포함한 수치 시뮬레이션에서 재현할 수 있다.

비점수 피크 분산 해석

지난 백만 년 동안 잘 보존된 기후 기록도 이심률 곡선의 모양과 정확히 일치하지 않는다.편심 주기는 95,000년과 125,000년입니다.그러나 일부 연구자들은 이 기록들이 이러한 절정을 보여주는 것이 아니라 10만 [32]년의 단일 주기만을 나타낸다고 말한다.그러나 두 편심 성분 사이의 분열은 5억 년 된 스칸디나비아 알룸 [33]셰일에서 드릴코어로 적어도 한 번 관찰됩니다.

비동기 5단계 관측

심해핵 샘플은 해양 동위원소 단계 5로 알려진 간빙기 간격이 130,000년 전에 시작되었음을 보여준다.이것은 밀란코비치 가설이 예측한 태양력보다 10,000년 전의 것입니다.(이것은 추정 원인보다 효과가 우선하기 때문에 인과 관계 문제라고도 합니다.)[34]

현재와 미래의 상황

북위 65°의 하지 당일에 대기 상층부의 일평균 일사량 추정치.녹색 곡선은 편심 e가 0으로 가정하여 설정되어 있습니다.빨간색 곡선은 실제(예측된) e 값을 사용합니다. 파란색 점은 현재 상태(2000 CE)를 나타냅니다.

기후에 궤도 변화 관련이 있기 때문에 궤도 변화 있predictable,[35]는 어떤 모델 앞으로 미래의 날씨를 예측하기 위해, 두 경고:에 의해 궤도들에게 강요하고 영향 기후, 그리고non-orbital 효과 중요할 수 있다 정확히 파악할 수 없다고 기계 장치는 예를 들어 환경에(, 인간의 영향을 주로 올라갔다가로 운영될 수 있다.에스 g가스를 재흡입하여 기후를 더 따뜻하게[36][37][38] 한다).

Imbrie가 자주 인용한 1980년 궤도 모델은 "약 6,000년 전에 시작된 장기 냉각 추세가 다음 23,[39]000년 동안 계속될 것"이라고 예측했다.보다 최근의 연구에 따르면 궤도 변화는 향후 25,000년 [failed verification][failed verification]동안 65°N 여름 일사량을 점차 증가시킬 것이다.지구의 궤도는 향후 약 10만 년 동안 덜 이심률이 될 것이고, 따라서 이 일사의 변화는 경사도의 변화에 의해 지배될 것이며, 다음 5만 [40][41]년 동안 새로운 빙하기 동안 충분히 감소해서는 안 된다.

기타 천체

화성

1972년 이래로, 추측은 극층 퇴적물에서 화성의 밝은 층과 어두운 층이 번갈아 형성되는 것과 화성의 궤도 기후 강요 사이의 관계를 찾고 있다.2002년, 라스카, 레바드, 머스타드는 깊이의 함수로써 지구의 고생대 기후 변화와 유사하게 화성 북극의 여름 일사 변화와 관련이 있는 얼음 층의 광도를 보여주었다.그들은 또한 화성의 세차운동 주기가 약 51kyr이고, 경사도는 약 120kyr이며, 편심기는 95kyr에서 99kyr 사이라는 것을 보여주었다.2003년 헤드, 머스타드, 크레슬라프스키, 밀리켄, 마르찬트는 화성의 경사도가 30°를 초과하기 때문에 지난 400kyr 동안, 그리고 400kyr에서 2100kyr 사이의 빙하기 기간 동안 화성을 제안했습니다.이 극단적인 경사도에서, 일사는 화성의 경사 [42][43]변동의 규칙적인 주기성에 의해 지배됩니다.화성의 궤도 요소에 대한 푸리에 분석, 128kyr의 경사 주기, 73kyr의 [44][45]세차 지수 주기를 보여준다.

화성에는 10도에서 70도까지의 경사각을 안정시킬 만큼 큰 달이 없다.이는 극지방의 [46][47]범위와 같은 과거 여러 조건의 증거와 비교하여 최근 관측된 지표에 대한 설명이 될 것입니다.

외태양계

토성의 위성 타이탄은 메탄 [48]호수의 위치를 바꿀 수 있는 약 60,000년의 주기를 가지고 있다.해왕성의 달 트리톤은 타이탄과 유사한 변이를 가지고 있으며, 이로 인해 고체 질소 퇴적물이 장기간에 [49]걸쳐 이동하게 될 수 있다.

외계 행성

과학자들은 극단적인 축 경사를 연구하기 위해 컴퓨터 모델을 사용하여 높은 경사도가 극단적인 기후 변화를 일으킬 수 있고, 그것이 행성을 살 수 없게 만들지는 않지만, 영향을 받는 지역의 육지 생명체에 어려움을 줄 수 있다는 결론을 내렸다.그럼에도 불구하고 대부분의 그러한 행성들은 단순하고 복잡한 [50]생명체들의 개발을 가능하게 할 것이다.비록 그들이 연구한 경사도는 지구의 경험보다 더 극단적이지만, 달의 안정화 효과가 감소함에 따라, 15억년에서 45억년 후의 시나리오가 있는데, 여기서 경사도는 현재 범위를 벗어나고 극은 결국 [51]태양을 거의 직접 가리킬 수 있다.

레퍼런스

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참고 문헌

외부 링크

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