Cycles de Milankovitch et cycles glaciaires

Comment les changements lents et réguliers de l'orbite terrestre redistribuent la lumière solaire et rythment l'avancée et le recul des grandes calottes glaciaires sur des dizaines de milliers d'années.

Definition

Les cycles de Milankovitch sont les variations périodiques de l'excentricité orbitale de la Terre, de son obliquité (inclinaison axiale) et de sa précession qui modifient la distribution du rayonnement solaire incident et rythment les cycles glaciaires, la croissance et la décroissance récurrentes des calottes glaciaires continentales au cours du Quaternaire.

Scope

Ce sujet aborde la théorie astronomique des âges glaciaires et les cycles glaciaires-interglaciaires qu'elle explique. Il traite des trois paramètres orbitaux, l'excentricité, l'obliquité (inclinaison axiale) et la précession, qui varient sur des échelles de temps caractéristiques et modifient la distribution saisonnière et latitudinale du rayonnement solaire, des preuves spectrales issues des carottes de sédiments marins qui confirment leur rôle de régulateur des âges glaciaires, et des rétroactions impliquant la glace, l'albédo et les gaz à effet de serre qui amplifient le signal orbital en cycles glaciaires complets.

Core questions

• Quels paramètres orbitaux varient et sur quelles échelles de temps ?
• Comment les changements orbitaux modifient-ils la distribution de la lumière solaire ?
• Quelles preuves confirment que les orbites rythment les âges glaciaires ?
• Quelles rétroactions amplifient le signal orbital en cycles glaciaires complets ?

Key theories

Théorie astronomique des âges glaciaires

Les variations de l'excentricité, de l'obliquité et de la précession modifient l'insolation estivale aux hautes latitudes, et lorsque les étés septentrionaux sont suffisamment frais pour que la neige hivernale survive, les calottes glaciaires se développent, rythmant ainsi les cycles glaciaires.

Amplification par rétroaction du forçage orbital

Le changement orbital relativement faible de la lumière solaire est amplifié par les rétroactions glace-albédo et gaz à effet de serre, ainsi la diminution du dioxyde de carbone et la croissance de la glace renforcent le refroidissement vers un état glaciaire complet.

Mechanisms

Les interactions gravitationnelles avec d'autres planètes entraînent la variation de l'excentricité orbitale de la Terre, de son obliquité et de la précession des équinoxes sur environ 100 000, 41 000 et 23 000 ans, modifiant la quantité de lumière solaire atteignant chaque latitude à chaque saison. Des étés septentrionaux frais permettent à la neige de persister et aux calottes glaciaires de se développer ; la glace plus brillante réfléchit davantage de lumière solaire et l'océan et la biosphère absorbent le dioxyde de carbone, amplifiant ainsi le refroidissement, le processus inverse entraînant la déglaciation.

Clinical relevance

La théorie orbitale explique le calendrier naturel des âges glaciaires et montre que l'interglaciaire actuel, sans influence humaine, persisterait pendant des dizaines de milliers d'années, fournissant une référence par rapport à laquelle les changements d'origine humaine sont mesurés.

History

S'appuyant sur les idées du XIXe siècle d'Adhémar et de Croll, Milankovitch a calculé les courbes d'insolation orbitale au début du XXe siècle ; la théorie a été largement confirmée en 1976 lorsque Hays, Imbrie et Shackleton ont trouvé les fréquences orbitales prédites dans les spectres des enregistrements de sédiments marins profonds.

Debates

Le problème des 100 000 ans

La raison pour laquelle les âges glaciaires du Quaternaire supérieur sont dominés par un cycle d'environ 100 000 ans, même si le forçage de l'excentricité à cette période est faible, reste débattue et souligne l'importance des rétroactions non linéaires.

Key figures

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

Seminal works

• hays1976
• imbrie1979

Frequently asked questions

Que sont les cycles de Milankovitch ?

Ce sont des changements lents et réguliers de la forme orbitale de la Terre, de son obliquité et de sa précession qui modifient la distribution de la lumière solaire à travers les saisons et les latitudes, rythmant ainsi les âges glaciaires.

Si les orbites sont à l'origine des âges glaciaires, qu'en est-il du réchauffement actuel ?

Les changements orbitaux agissent sur des dizaines de milliers d'années et ne favorisent actuellement qu'un changement progressif ; ils ne peuvent donc pas expliquer le réchauffement rapide récent, qui est dû aux gaz à effet de serre.