De Milankovitch-cycli beschrijven hoe relatief kleine veranderingen in de bewegingen van de aarde het klimaat van de planeet beïnvloeden. De cycli zijn genoemd naar Milutin Milankovitch, een Servische astrofysicus die volgens de American Museum of Natural History (AMNH) in de vroege jaren 1900 begon met het onderzoeken van de oorzaak van de oude ijstijden op aarde.
De aarde beleefde haar meest recente ijstijden tijdens het Pleistoceen, dat duurde van 2,6 miljoen jaar geleden tot 11.700 jaar geleden. Duizenden jaren lang waren zelfs de meer gematigde streken van de wereld bedekt met gletsjers en ijskappen, volgens het University of California Museum of Paleontology.
Om te bepalen hoe de aarde dergelijke enorme klimaatveranderingen in de loop van de tijd zou kunnen ervaren, nam Milankovitch gegevens op over de variaties van de positie van de aarde met de tijdlijn van de ijstijden tijdens het Pleistoceen. Hij bestudeerde de variaties van de aarde gedurende de laatste 600.000 jaar en berekende de variërende hoeveelheden zonnestraling als gevolg van de veranderende baanparameters van de aarde. Daarbij kon hij volgens AMNH lagere hoeveelheden zonnestraling op de hoge noordelijke breedtegraden koppelen aan eerdere Europese ijstijden.
De berekeningen en grafieken van Milankovitch, die in de jaren twintig van de vorige eeuw werden gepubliceerd en nog steeds worden gebruikt om het verleden en het toekomstige klimaat te begrijpen, brachten hem tot de conclusie dat er drie verschillende positiecycli zijn, elk met hun eigen cycluslengte, die het klimaat op aarde beïnvloeden: de excentriciteit van de baan van de aarde, de axiale kanteling van de planeet en de schommeling van zijn as.
Excentriciteit
De aarde draait om de zon in een ovale vorm die een ellips wordt genoemd, met de zon op een van de twee brandpunten (brandpunten). Ellipticiteit is een maat voor de vorm van het ovaal en wordt bepaald door de verhouding van de halve as (de lengte van de korte as van de ellips) tot de halve lange as (de lengte van de lange as van de ellips), volgens Swinburne Universiteit. Een perfecte cirkel, waar de twee brandpunten in het midden samenkomen, heeft een ellipticiteit van 0 (lage excentriciteit) en een ellips die in een bijna rechte lijn wordt geperst, heeft een excentriciteit van bijna 1 (hoge excentriciteit).
De baan van de aarde verandert haar excentriciteit in de loop van 100.000 jaar lichtjes van bijna 0 naar 0,07 en weer terug, volgens NASA's Earth Observatory. Wanneer de baan van de aarde een hogere excentriciteit heeft, ontvangt het oppervlak van de planeet 20 tot 30 procent meer zonnestraling wanneer het zich in het perihelium bevindt (de kortste afstand tussen de aarde en de zon in elke baan) dan wanneer het zich in een aphelium bevindt (de grootste afstand tussen de aarde en zon elke baan). Wanneer de baan van de aarde een lage excentriciteit heeft, is er zeer weinig verschil in de hoeveelheid zonnestraling die wordt ontvangen tussen perihelium en aphelion.
Tegenwoordig is de excentriciteit van de baan van de aarde 0,017. In perihelion, dat elk jaar op of rond 3 januari plaatsvindt, ontvangt het aardoppervlak ongeveer 6 procent meer zonnestraling dan op aphelion, dat op of rond 4 juli optreedt.
Axiale kanteling
De helling van de aardas ten opzichte van het vlak van zijn baan is de reden dat we seizoenen ervaren. Kleine veranderingen in de kanteling veranderen de hoeveelheid zonnestraling die op bepaalde locaties op aarde valt, volgens de Indiana University Bloomington. In de loop van ongeveer 41.000 jaar varieert de helling van de aardas, ook wel schuinheid genoemd, tussen 21,5 en 24,5 graden.
Wanneer de as zijn minimale kanteling heeft, verandert de hoeveelheid zonnestraling niet veel tussen zomer en winter voor een groot deel van het aardoppervlak en daarom zijn de seizoenen minder streng. Dit betekent dat de zomer aan de polen koeler is, waardoor sneeuw en ijs in de zomer en in de winter kunnen blijven bestaan en zich uiteindelijk tot enorme ijskappen kunnen opbouwen.
Tegenwoordig is de aarde 23,5 graden gekanteld en langzaam afnemend, volgens EarthSky.
Precessie
De aarde wiebelt slechts een klein beetje als het om zijn as draait, net zoals wanneer een tol begint te vertragen. Deze schommeling, bekend als precessie, wordt voornamelijk veroorzaakt door de zwaartekracht van de zon en de maan die aan de equatoriale uitstulpingen van de aarde trekken. De schommeling verandert niet de kanteling van de aardas, maar de oriëntatie verandert. Over ongeveer 26.000 jaar wiebelt de aarde in een complete cirkel rond, volgens de Washington State University.
Nu, en de afgelopen duizenden jaren, is de aardas min of meer naar het noorden gericht in de richting van Polaris, ook wel bekend als de Poolster. Maar de geleidelijke precessiebeweging van de aarde betekent dat Polaris niet altijd de Poolster is. Ongeveer 5000 jaar geleden was de aarde meer op een andere ster gericht, genaamd Thubin. En over ongeveer 12.000 jaar zal de as iets meer rond zijn precessiecirkel hebben gereisd en naar Vega wijzen, die de volgende Poolster zal worden.
Als de aarde een precessiecyclus voltooit, wordt de oriëntatie van de planeet veranderd met betrekking tot perihelium en aphelium. Als een halfrond tijdens perihelium naar de zon is gericht (kortste afstand tussen aarde en zon), wordt deze tijdens aphelion weggedraaid (grootste afstand tussen aarde en zon), en het tegenovergestelde geldt voor het andere halfrond. Het halfrond dat tijdens perihelium naar de zon wijst en weg tijdens aphelion ervaart extremere seizoenscontrasten dan het andere halfrond.
Momenteel vindt de zomer van het zuidelijk halfrond plaats nabij het perihelium en de winter nabij het aphelium, wat betekent dat het zuidelijk halfrond extremere seizoenen kent dan het noordelijk halfrond.
Extra middelen:
