Milankovitch-Zyklen und Glazialzyklen

Wie langsame, regelmäßige Veränderungen der Erdumlaufbahn die Sonnenlichtverteilung neu ordnen und das Vorrücken und Zurückweichen der großen Eisschilde über Zehntausende von Jahren steuern.

Definition

Milankovitch-Zyklen sind die periodischen Variationen der Exzentrizität der Erdumlaufbahn, der Achsenneigung und der Präzession, die die Verteilung des einfallenden Sonnenlichts verändern und die Glazialzyklen, das wiederkehrende Wachstum und den Zerfall kontinentaler Eisschilde während des Quartärs, steuern.

Scope

Dieses Thema behandelt die astronomische Theorie der Eiszeiten und die von ihr erklärten Glazial-Interglazial-Zyklen. Es befasst sich mit den drei Orbitalparametern Exzentrizität, Achsenneigung und Präzession, die sich in charakteristischen Zeitskalen ändern und die saisonale und latitudinale Verteilung der Sonneneinstrahlung beeinflussen, mit den spektralen Beweisen aus marinen Sedimentkernen, die ihre Steuerung der Eiszeiten bestätigen, und mit den Rückkopplungen, die Eis, Albedo und Treibhausgase betreffen und das Orbitalsignal zu vollständigen Glazialzyklen verstärken.

Core questions

• Welche Orbitalparameter variieren und in welchen Zeitskalen?
• Wie verändern orbitale Veränderungen die Verteilung des Sonnenlichts?
• Welche Beweise bestätigen, dass Umlaufbahnen die Eiszeiten steuern?
• Welche Rückkopplungen verstärken das Orbitalsignal zu vollständigen Glazialzyklen?

Key theories

Astronomische Theorie der Eiszeiten

Variationen in Exzentrizität, Neigung und Präzession verändern die sommerliche Einstrahlung in hohen Breiten, und wenn die nördlichen Sommer kühl genug sind, dass der Winterschnee überlebt, wachsen Eisschilde, die die Glazialzyklen steuern.

Rückkopplungsverstärkung des orbitalen Antriebs

Die relativ geringe orbitale Veränderung des Sonnenlichts wird durch Eis-Albedo- und Treibhausgas-Rückkopplungen verstärkt, sodass fallendes Kohlendioxid und wachsendes Eis die Abkühlung zu einem vollständigen Glazialzustand verstärken.

Mechanisms

Gravitative Wechselwirkungen mit anderen Planeten bewirken, dass die Exzentrizität der Erdumlaufbahn, die Achsenneigung und die Präzession der Tagundnachtgleichen über ungefähr 100.000, 41.000 und 23.000 Jahre variieren, wodurch sich die Menge des Sonnenlichts ändert, die jede Breite in jeder Jahreszeit erreicht. Kühle nördliche Sommer ermöglichen das Fortbestehen von Schnee und das Wachstum von Eisschilden; das hellere Eis reflektiert mehr Sonnenlicht, und der Ozean und die Biosphäre entziehen der Atmosphäre Kohlendioxid, was die Abkühlung verstärkt, wobei der umgekehrte Prozess die Deglaziation antreibt.

Clinical relevance

Die Orbitaltheorie erklärt den natürlichen Zeitpunkt von Eiszeiten und zeigt, dass das gegenwärtige Interglazial ohne menschlichen Einfluss Zehntausende von Jahren andauern würde, was eine Basislinie darstellt, an der der vom Menschen verursachte Wandel gemessen wird.

History

Aufbauend auf den Ideen von Adhemar und Croll aus dem 19. Jahrhundert berechnete Milankovitch Anfang des 20. Jahrhunderts die orbitalen Insolationskurven; die Theorie wurde 1976 weitgehend bestätigt, als Hays, Imbrie und Shackleton die vorhergesagten Orbitalfrequenzen in den Spektren von Tiefseesedimentaufzeichnungen fanden.

Debates

Das 100.000-Jahre-Problem

Warum die Eiszeiten des späten Quartärs von einem etwa 100.000-jährigen Zyklus dominiert werden, obwohl der Exzentrizitätsantrieb in dieser Periode schwach ist, bleibt umstritten und weist auf die Bedeutung nichtlinearer Rückkopplungen hin.

Key figures

• Milutin Milankovitch
• James Hays
• John Imbrie
• Nicholas Shackleton

Seminal works

• hays1976
• imbrie1979

Frequently asked questions

Was sind Milankovitch-Zyklen?

Es sind langsame, regelmäßige Veränderungen der Erdumlaufbahnform, der Achsenneigung und der Präzession, die die Verteilung des Sonnenlichts über Jahreszeiten und Breiten hinweg verändern und die Eiszeiten steuern.

Wenn Umlaufbahnen Eiszeiten antreiben, was ist mit der aktuellen Erwärmung?

Orbitale Veränderungen wirken über Zehntausende von Jahren und begünstigen derzeit nur allmähliche Veränderungen, sodass sie die schnelle jüngste Erwärmung, die durch Treibhausgase verursacht wird, nicht erklären können.