ミランコビッチサイクルと氷河サイクル

地球の軌道のゆっくりとした規則的な変化が、太陽光の再分配をどのように行い、数万年にわたる巨大な氷床の進退のペースを決定するか。

Definition

ミランコビッチサイクルとは、地球の軌道離心率、地軸の傾き、および歳差運動の周期的な変動であり、これらが地球に到達する太陽光の分布を変化させ、第四紀における大陸氷床の周期的成長と衰退である氷河サイクルのペースを決定します。

Scope

このトピックでは、氷期に関する天文学的理論と、それが説明する氷期-間氷期サイクルについて扱います。特徴的な時間スケールで変動し、太陽放射の季節的および緯度分布を変化させる3つの軌道パラメーター、すなわち離心率、地軸の傾き、歳差運動について論じます。また、氷期のペースを裏付ける海洋堆積物コアからのスペクトル証拠、および軌道信号を完全な氷河サイクルへと増幅する氷、アルベド、温室効果ガスを含むフィードバックについても考察します。

Core questions

• どの軌道パラメーターが、どのような時間スケールで変動するのか？
• 軌道の変化は太陽光の分布をどのように変えるのか？
• 軌道が氷期のペースを決定するという証拠は何か？
• どのようなフィードバックが軌道信号を完全な氷河サイクルへと増幅するのか？

Key theories

氷期の天文学的理論

離心率、傾き、歳差運動の変動は高緯度地域の夏の日射量を変化させ、北半球の夏が冬の雪が残るほど十分に涼しい場合、氷床が成長し、氷河サイクルのペースを決定します。

軌道強制のフィードバック増幅

太陽光における比較的小さな軌道変化は、氷-アルベドおよび温室効果ガスのフィードバックによって増幅され、二酸化炭素の減少と氷の成長が冷却を強化し、完全な氷河状態へと導きます。

Mechanisms

他の惑星との重力相互作用により、地球の軌道離心率、地軸の傾き、および分点歳差運動がそれぞれ約10万年、4万1千年、2万3千年の周期で変動し、各季節の各緯度に到達する太陽光の量が変化します。北半球の夏が涼しいと雪が残り、氷床が成長します。より明るい氷はより多くの太陽光を反射し、海洋と生物圏は二酸化炭素を吸収することで冷却を増幅し、その逆が脱氷河作用を促進します。

Clinical relevance

軌道理論は氷期の自然なタイミングを説明し、現在の間氷期は、人為的な影響がなければ数万年間続くと考えられることを示しており、人為的な変化を測定するための基準線を提供します。

History

19世紀のアデマールとクロルの着想に基づき、ミランコビッチは20世紀初頭に軌道日射量曲線を計算しました。この理論は、1976年にヘイズ、インブリー、シャックルトンが深海堆積物記録のスペクトル中に予測された軌道周波数を発見したことで、おおむね確認されました。

Debates

10万年問題

後期第四紀の氷期が約10万年周期に支配されているのはなぜか、その期間の離心率強制が弱いにもかかわらず、という点は依然として議論されており、非線形フィードバックの重要性を示唆しています。

Key figures

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

Seminal works

• hays1976
• imbrie1979

Frequently asked questions

ミランコビッチサイクルとは何ですか？

これらは、地球の軌道の形状、地軸の傾き、および歳差運動のゆっくりとした規則的な変化であり、季節と緯度を横断する太陽光の分布を変化させ、氷期のペースを決定します。

軌道が氷期を駆動するなら、現在の温暖化はどうですか？

軌道変化は何万年もの時間をかけて作用し、現在は緩やかな変化しか促進しないため、温室効果ガスによって引き起こされる急速な最近の温暖化を説明することはできません。