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I cicli di Milankovich e la precessione degli equinozi (parte 1)

24 maggio 2010

Milutin Milankovitch fu un astrofísico serbo, professore di meccanica nella Universitá di Belgrado, che dedicó la sua carriera a sviluppare una teoría matematica del clima. Nel 1941 pubblicó le sue conclusioni piú importanti: i cambiamenti nella distribuzione stagionale della insolazione, dovuti a fattori astronómici, sono i responsabili della espansione e ritirata dei grandi ghiacciai del Pleistoceno. Le teoríe di Milankovitch, che erano state suggerite dallo scozzese James Croll nel 1864, furono trascurate e rinacquero con forza solo nella decade del 1980, quando si provó che esistevano relazioni tra le periodicitá trovate e i cicli glaciali e interglaciali del quaternario.
Dovuto alle influenze gravitazionali degli altri pianeti del sistema solare, durante i millenni si modificano ciclicamente diversi parametri astronomici del movimento della Terra, come:
a) la relazione del momento degli equinozi e dei solstizi rispetto al momento di maggior o minor distanza della Terra dal Sole (precessione degli equinozi). b) la forma leggermente ellittica della orbita terrestre (eccentricitá dell´orbita) C) l´inclinazione dell´asse di rotazione della Terra (obliquitá dell´asse). Combinando i tre cicli di variazione si producono variazioni complesse nella quantitá di radiazione solare intercettata alle varie latitudini e in ciascuna stagione dell´anno.
Attenzione che la teoria di Milankovich tralascia le variazioni di radiazioni solari dovute ai minimi dei cicli e ancor di piú ai profondi minimi solari.
La teoria di Milankovitch assume che l’energia solare incidente sulla Terra nel suo insieme e per un anno intero è sempre la stessa (tranne per le modifiche di eccentricità, dove è consentito un leggero cambiamento.) La variazione rilevante sta nella diversa distribuzione di energia in ogni stagione e in ogni emisfero, in quanto cambiano nel corso degli anni, le caratteristiche dell’orbita. È anche interessante notare che ciascuno dei cicli di Milankovitch può produrre effetti climatici diversi per ogni latitudine.

Nella figura sopra vediamo i cicli di Milankovich, e le variazioni negli ultimi 500.000 anni.

LA PRECESSIONE DEGLI EQUINOZI

La Terra descrive una orbita leggermente ellittica attorno al Sole (nella figura si é molto esagerato la eccentricitá della ellisse). Il Sole non si trova al centro dell´ellisse ma occupa uno dei due fuochi.

Nella figura la traslazione della Terra attorno al Sole attualmente.

Oggi, durante il solstizio d’inverno nell’emisfero boreale (22 dicembre), la Terra è più vicina al punto della sua orbita più vicino al sole, perielio, che è il 3 gennaio. La distanza al sole in questi giorni è il più corto dell’anno, circa 147 milioni di chilometri, e per questa ragione la Terra nel suo insieme in questi giorni ottiene il massimo calore.
Per contro, per il solstizio d’estate nell’emisfero nord (21 giugno), la Terra è vicina al punto della sua orbita più lontano dal Sole, l’afelio, che raggiunge il 4 luglio. La distanza dal Sole è la più lunga dell’anno, 152 milioni km, ovvero circa 5 milioni in più rispetto al perielio e la terra in quei giorni un riceve un 3,5% in meno di energia solare (in alcuni periodi glaciali le differenze di distanza sono aumentate a 15 milioni di km).
Nel corso dei millenni stanno cambiando le date del perielio e afelio. 11.000 anni fa il perielio si verificava a giugno e l´afelio a dicembre. Il contrario di adesso.
Succede che in un ciclo di 23.000 anni l´asse di rotazione della Terra descrive una figura conica su una linea perpendicolare al piano dell´eclittica. Cosí 11.000 anni fa l´asse terrestre non puntava verso la Stella Polare ma verso la Stella Vega.
Questo lento movimento é causato dal fatto che la Terra non é perfettamente sferica ma é un poco schiacciata ai poli e piú larga nell´equatore. Inoltre, la stessa eclittica ha anche lei una leggera rotazione, causati dai cambiamenti graviatazionali esercitati sulla Terra dagli altri pianeti, che contribuisce anche a cambiare la posizione dei solstizi e degli equinozi.

Nella figura il movimento di precessione.

ECCENTRICITÀ DELL`ORBITA

L´orbita terrestre attrno al Sole non é perfettamente circolare, ma elleittica, ma la sua eccentricitá é variabile con due periodi primari di 100.000 e 400.000 anni.
Si é soliti determinare la forza della eccentricitá con il paramemtro “e”, che mette a confronto le due longitudini focali “x” e “y” (distanza della Terra dal Sole in afelio e nel perielio respettivamente)  mediante la equazione  e=  (x2-y2 )1/2 / x .  Se l´orbita fosse circolare le longitudini focali sarebbero uguali e cioé “e” sarebbe uguale a 0. Ma  l´orbita varia da quasi circolare (e=0,005) fino ad essere piú marcatamente ellittica (e=0,060). Attualmente il valore di “e” è di 0,018 (Berger & Loutre, 2002).


Nella figura le differenze di eccentricitá dell´orbita terrestre attorno al Sole.

Queste variazioni di eccentricitá causano una differente irradiazione solare. Oggi la differenza tra perielio ed afelio é del 3,5% (perielio 146 milioni di Km e afelio 151 milioni di Km) Questa differenza di insolazione aumenta quando l´eccentricitá é maggiore e diminuisce quando é minore. Nei periodi di eccentricitá massima la differenza di irradiazione solare nell´atmosfera tra perielio e afelio arriva ad un valore del 30%!
L´aumento della eccentricitá provoca un incremente del contrasto inverno-estate in un emisfero e la riduzione di questo contrasto nell´altro emisfero.
Per esempio, se in un emisfero l´estate coincide con il perielio e l´inverno con l´afelio e l´eccentricitá é alta, la radiazione solare estiva sará molto intensa e la radiazione solare invernale molto debole. Al contrario nell´altro emisfero i contrasti stagionali saranno molti attenuati giá che l´estate coinciderá con l´afelio e l´inverno col perielio.

INCLINAZIONE DELL`ASSE TERRESTRE

Per finire, l`inclinazione dell´asse terrestre varia con una periodicità di 41.000 anni. Quando il valore é alto, la differenza di insolazione stagionale é grande e viceversa se l´angolo fosse 0 non ci sarebbero stagioni.
Attualmente il valore é di 23,4º e durante gli ultimi 2 milioni di anni é variato tra un massimo di 24,5º e un mínimo de 21,5º.

Nella figura la variazione di inclinazione dell´asse di rotazione terrestre.
Per alcuni ricercatori, la Terra durante il Pleistocene tende ad uno stato glaciale, che é rotto nelle occasioni di deglaciazioni. L´obliquitá é piú determinante della precessione e della eccentricitá e in queste rotture di equilibrio (Huybers, 2005). I cicli glaciali durante la prima metá del Pleistocene hanno seguito chiaramente questa periodicitá, di circa 40.000 anni, con il disgelo della Groenlandia e della costa antartica orientale. Poi nell´ultimo milione di anni, l´aumento del freddo nei margini dell´antartico orientale sarebbe piú difficile, come avviene attualmente, per cui l´effetto della obliquitá sarebbe piú offuscato e prevalerebbero i cicli di 100.000 anni por lo que el efecto de la oblicuidad quedaría más difuminado y prevalecerían los ciclos de unos 100.000 in cui appare con maggiore chiarezza l´influenza delle altre varianti orbitali, la precessione e la eccentricitá (Raymo, 2006).

Nella seconda parte vedremo quali sono le conseguenze climatiche sulla Terra dei cicli di Milankovich e delle 3 variabili: precessione, eccentricitá e obliquitá.

SAND-RIO

  1. Andrea B
    24 maggio 2010 alle 01:40

    bel post Sand-rio
    nulla da eccepire sulle tre variabili precessione eccentricità e obliquità
    è rimasta una frase in spagnolo

    por lo que el efecto de la oblicuidad quedaría más difuminado y prevalecerían los ciclos de unos 100.000

    nel penultimo paragrafo

    non vedo l’ora di leggere la seconda parte

  2. Fabio2
    24 maggio 2010 alle 08:19

    Complimenti, bell’articolo davvero. Leggerò con molto interesse la prossima puntata, con le conseguenze sul clima terrestre.

    Molto interessante in particolare il concetto, da non dimenticare, per cui non è solo la variazione di energia incidente sul nostro pianeta (cioè ad esempio la variazione di eccentricità) a provocare conseguenze sul clima, bensì anche la sua diversa distribuzione tra le stagioni e gli emisferi, a parità di energia totale.

  3. Fabio2
    24 maggio 2010 alle 08:21

    Questo ed altri articoli di carattere generale e, se volete, “didattico”, secondo me sono molto importanti in quanto aumentano la varietà dei temi trattati su NIA, anche per uscire dalla polemica a mio avviso asfittica sull’attendibilità dei dati SSN del NOAA, delle misure di temperatura globali e delle previsioni climatiche catastrofiche dell’IPCC.

  4. Michele
    24 maggio 2010 alle 08:36

    OT Vulcani

    http://www.radioaustralianews.net.au/stories/201005/2907089.htm

    Volcano erupts in Indonesia
    Last Updated: Mon, 24 May 2010 00:00:00 +1000
    An active volcano has erupted in Indonesia, spewing ash up to two kilometres into the air.

  5. Fabio2
    24 maggio 2010 alle 08:43

    OT

    Per non dimenticarcene del tutto😉
    dal grafico del solar flux degli ultimi mesi (ad es. su http://www.solarccyle24.com), ricordando il massimo di 96 il 12 febbraio, si nota un progessivo smorzamento del grafico, con i sussulti, dovuti alle varie macchie, via via più deboli e di minore durata, compreso quello in corso: da oltre 90 ad 85, a poco più di 80, a 75 (sia pure valori non aggiustati, ma la sostanza non cambia).

    Vediamo se, dopo questa macchia, l’attività riprende per davvero o se dobbiamo apprestarci ad una lunga attesa “spotless”. I quest’ultimo caso, a mio avviso (lo ribadisco ancora) è sufficiente che maggio e giugno terminino con un solar flux in ulteriore calo e poi è altamente probabile che il ciclo abbia imboccato la sua fase discendente.

    E’ un confine sempre più sottile, tra ciclo “lento”, come nel cosiddetto “minimo di Damon”, o di Dalton, e ciclo abortito…..a presto il momento della verità.

  6. Renso Roberto
    24 maggio 2010 alle 10:52

    OT http://reinep.wordpress.com/2010/05/16/ocean-floor-rising-by-13-feet-per-day-in-australia/

    A me sembra una mezza bufala. Qualche esperto in materia che commenti la cosa mi farebbe un grande piacere.

    p.s: scusate ancora per l’OT

  7. Nintendo(FABIO)
    24 maggio 2010 alle 10:59

    grazie per la parte in portoghese Sand😀

    riguardo ai cicli di milankovich, ci ho sempre capito poco e adesso ho già le idee più chiare su che cosa siano.
    riguardo però alle glaciazioni, io ho sempre saputo che la prima fu originata dall’unione delle 2 americhe che distrusse completamente quasi tutta la circolazione delle correnti oceaniche raffreddando il pianeta e che quelle successive sono avvenute per una ricaduta di queste correnti una volta stabilizzate.

  8. ice2020
    24 maggio 2010 alle 11:18

    Ricordo a tutti che domani sarà presentato il conteggio di NIA, e stavolta ci siamo davvero…

    Luca nitopi e Fabio hanno lavorato tanto per trovare un altro sistema alternativo al Layman di Geoff Sharp in grado di calcolare il SN!

    Quindi NIA da domani avrà un suo conteggio capace di riportare le cose a posto e quindi più consone ad un raffronto col passato!

    Nel nostro sole nn si vedono altre regioni, tutte quelle che sn spuntae nel nord emisfero sn soltanto delle page, l’unica macchia presente è la 1072 che oggi appare stabile, cmq nn è più cresciuta, anzi è già diminuita rispetto al suo massimo di 2 giorni fa!

    Il solar flux nn ha superato gli 80, ed ormai è in calo netto rispetto i primi mesi dell’anno!

    Stay tuned!

    Simon

  9. Michele
    24 maggio 2010 alle 11:32

    @ Renso Roberto

    Cosa dire ….
    Questa è la pagina web con i rilevamenti della Boa:

    http://www.ndbc.noaa.gov/data/dart_deployment_realtime/55023.dart

    Effettivamente ci sono stati dei salti ….prendi ad esempio questa seguenza:

    2010 05 19 20 00 00 1 4592.969
    2010 05 19 19 45 00 1 4593.005
    2010 05 19 19 30 00 1 4593.037
    2010 05 19 19 15 00 1 4593.068
    2010 05 19 19 00 00 1 4593.047
    2010 05 19 18 45 00 1 4585.502
    2010 05 19 18 30 00 1 4579.612
    2010 05 19 18 15 00 1 4572.355
    2010 05 19 18 00 00 1 4573.221
    2010 05 19 17 45 00 1 4575.619
    2010 05 19 17 30 00 1 4581.355
    2010 05 19 17 15 00 1 4588.898
    2010 05 19 17 00 00 1 4591.999
    2010 05 19 16 45 00 1 4593.271
    2010 05 19 16 30 00 1 4593.304
    2010 05 19 16 15 00 1 4593.346
    2010 05 19 16 00 00 1 4593.341
    2010 05 19 15 45 00 1 4593.327
    2010 05 19 15 30 00 1 4593.279
    2010 05 19 15 15 00 1 4593.278
    2010 05 19 15 00 00 1 4593.260

    Anche a maggio.
    Sarà da riparare !

  10. Nintendo(FABIO)
    24 maggio 2010 alle 12:06

    vedo che stiamo facendo modifiche sull’aspetto del blog
    interessante

    aggiungo anche: https://daltonsminima.wordpress.com/nias-sunspot-number/

  11. indopama
    24 maggio 2010 alle 12:31

    secondo voi e’ vera questa notizia?
    OCEAN FLOOR RISING BY 13 FEET PER DAY IN AUSTRALIA

  12. indopama
    24 maggio 2010 alle 12:32
  13. indopama
    24 maggio 2010 alle 12:34

    scusate, non avevo visto che la notizia era gia’ stata data.

  14. 24 maggio 2010 alle 12:37

    Nintendo(FABIO) :

    vedo che stiamo facendo modifiche sull’aspetto del blog
    interessante

    aggiungo anche: https://daltonsminima.wordpress.com/nias-sunspot-number/

    Prove tecniche di modificazioi, vero Simon? Non male questo. È l´inizio del nuovo ciclo NIA?

  15. Nintendo(FABIO)
    24 maggio 2010 alle 14:39

    sandcarioca :

    Nintendo(FABIO) :

    vedo che stiamo facendo modifiche sull’aspetto del blog
    interessante

    aggiungo anche: https://daltonsminima.wordpress.com/nias-sunspot-number/

    Prove tecniche di modificazioi, vero Simon? Non male questo. È l´inizio del nuovo ciclo NIA?

    il mio e il tuo nick sono talmente lunghi che non li leggono tutti😀

  16. 24 maggio 2010 alle 14:40

    Cliccando su “quota” si ha il commento a cui si vuole rispondere. Buono

  17. Nintendo(FABIO)
    24 maggio 2010 alle 14:41

    è molto meglio così infatti

  18. ice2020
    24 maggio 2010 alle 14:42

    Sand t ho cpiato il tema nn volendo!
    😆

  19. 24 maggio 2010 alle 14:42

    Nintendo(FABIO) :

    sandcarioca :

    Nintendo(FABIO) :

    vedo che stiamo facendo modifiche sull’aspetto del blog
    interessante

    aggiungo anche: https://daltonsminima.wordpress.com/nias-sunspot-number/

    Prove tecniche di modificazioi, vero Simon? Non male questo. È l´inizio del nuovo ciclo NIA?

    il mio e il tuo nick sono talmente lunghi che non li leggono tutti :D

    Vero, ma non lo modifico…. lasciando il mouse sul mio nome si vede il mio blog brasiliano, con gli articoli in brasiliano e spagnolo. ahah!

  20. 24 maggio 2010 alle 14:45

    Simon perché non metti il widget con la situazione del sole?

  21. Fabio-Nintendo
    24 maggio 2010 alle 14:46

    sto cercando di modificare il nick per farlo vedere
    dopo cancello questo messaggio

    sono talmente geniale da esserci riuscito al primo tentativo che non lo cancello neanche

  22. 24 maggio 2010 alle 14:52

    Vedo se ha cambiato anche il mio.
    Fatto!
    Sandro

  23. 24 maggio 2010 alle 14:54

    Vedo modifiche al blog..interessante…Comunque la regione entro due giorni dovrebbe morire giusto?

  24. ice2020
    24 maggio 2010 alle 15:01

    si Giovanni!

  25. Fabio2
    24 maggio 2010 alle 16:06

    Sbaglio o la macchia è a circa 15 gradi di latitudine sud, dunque sostanzialmente da massimo o quasi?

  26. 24 maggio 2010 alle 16:12

    CT la segnala anche oggi a 14° Sud. Proprio da massimo, e come le macchie del massimo si é sviluppata cercando di dare il meglio, ma con pochi risultati.

    NB i commenti dell´autore degli articoli vengono messi a DX per far notare le risposte dell´articolista ai commenti.

  27. 24 maggio 2010 alle 16:22

    Complimenti per la nuova grafica del blog, è molto più bella della precedente.
    E anche nei post con il nuovo pulsante quota è molto più chiaro per rispondere ai commenti degli altri utenti.

  28. paolo 72
    24 maggio 2010 alle 16:58

    Bellissima grafica!come sempre complimenti!ciao a tutti!

  29. Andrea b
    24 maggio 2010 alle 17:16

    Quoto mi piace la nuova veste grafica

  30. Fabio-Nintendo
    24 maggio 2010 alle 17:20

    non capisco perchè sand ha il nick a destra.

  31. fra
    24 maggio 2010 alle 17:27

    perchè sandrio è l’autore….ottima grafica!!!

  32. Fabio-Nintendo
    24 maggio 2010 alle 17:38

    ah ecco, meglio, così è più snob😀

  33. 24 maggio 2010 alle 17:55

    Fabio-Nintendo :

    non capisco perchè sand ha il nick a destra.

    L´autore dell´articolo postato viene messo a dx per far notare le risposte che puó dare ai commenti.

  34. 24 maggio 2010 alle 17:57

    sand-rio :

    Fabio-Nintendo :

    non capisco perchè sand ha il nick a destra.

    L´autore dell´articolo postato viene messo a dx per far notare le risposte che puó dare ai commenti.

    Se oggi pomeriggio Simon posta un aggiornamento sul Sole, i suoi commenti figureranno a Dx. E tutti gli altri a SX… che bello!

  35. Fabio-Nintendo
    24 maggio 2010 alle 17:58

    ne dubito, quello sfaticato è andato al Mare a spassarsela

  36. rick
    24 maggio 2010 alle 18:06

  37. Ivan
    24 maggio 2010 alle 18:20

    bello così…peccato che sia sparita l’immagine in home(credo presa da qualche film) ciao

  38. rick
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