Allt du behöver veta om jordens omloppsbana och klimatförändringar

Klimatvetenskap är komplicerat företag, och att förstå i vilken utsträckning klimatförändringarna är av människan kräver också en förståelse för jordens kraftfulla naturliga cykler. En av dessa naturliga cykler involverar jordens omloppsbana och dess komplicerade dans med solen.

Det första du behöver veta om jordens omloppsbana och dess effekt på klimatförändringarna är att omloppsfaser inträffar under tiotusentals år, så de enda klimattrender som orbitalmönster kan hjälpa till att förklara är långsiktiga.

Trots det kan man fortfarande ge ett ovärderligt perspektiv på vad som händer på kort sikt när man tittar på jordens kretslopp. Framför allt kan du bli förvånad över att få veta att jordens nuvarande uppvärmningstrend händer trots en relativt sval omloppsfas. Det är därför möjligt att bättre uppskatta den höga grad som antropogen uppvärmning måste ske i kontrast.

Inte så enkelt som du kanske tror

Många människor kan bli förvånade över att veta att jordens omloppsbana runt solen är mycket mer komplicerad än de enkla diagrammen som studerats i barnvetenskapliga klassrum. Till exempel finns det åtminstone tre huvudsakliga sätt som jordens omloppsbana varierar under årtusenden: dess excentricitet, dess snedighet och dess förgång. Där jorden är inom var och en av dessa cykler har en betydande effekt på mängden solstrålning - och därmed värme - som planeten utsätts för.

Kolla in denna utbildningsvideo som du måste se för en visuell presentation av jordens komplicerade bana

Jordens orbital excentricitet

Jordens omloppsbana runt solen är mer av en oval i stället för en cirkel. Graden av en planets orbital ellips kallas dess excentricitet. Den här bilden visar en bana med en excentricitet på 0, 5. (Foto: NASA)

Till skillnad från vad som visas i många diagram över solsystemet, är jordens bana runt solen elliptisk, inte perfekt cirkulär. Graden av en planets orbital ellips kallas dess excentricitet. Vad detta betyder är att det finns tider på året när planeten är närmare solen än vid andra tidpunkter. Det är uppenbart att när planeten är närmare solen får den mer solstrålning.

Den punkt där jorden passerar närmast solen kallas perihelion, och den punkt som är längst från solen kallas aphelion.

Det visar sig att formen på jordens orbital excentricitet varierar över tiden från att vara nästan cirkulär (låg excentricitet på 0, 0034) och mildt elliptisk (hög excentricitet på 0, 058). Det tar ungefär 100 000 år för jorden att genomgå en hel cykel. I perioder med hög excentricitet kan strålningsexponering på jorden följaktligen svängas mer vilt mellan perioder med perihelion och aphelion. Dessa fluktuationer är också mycket mildare i tider med låg excentricitet. För närvarande är jordens orbital excentricitet ungefär 0, 0167, vilket innebär att dess bana är närmare att vara mest cirkulär.

Jordens axiella snedighet

Vinkeln som jorden lutar varierar. Dessa axiella variationer benämns en planets snedighet. (Foto: NASA)

De flesta vet att planetens säsonger orsakas av lutningen av jordens axel. Till exempel, när det är sommar på norra halvklotet och vinter på södra halvklotet, lutas jordens nordpol mot solen. Säsongerna vänds likaså när Sydpolen lutas mer mot solen.

Vad många emellertid inte inser är att den vinkel som jorden lutar varierar beroende på en 40 000 års cykel. Dessa axiella variationer benämns en planets snedighet.

För jorden varierar lutningen på axeln mellan 22, 1 och 24, 5 grader. När lutningen är i högre grad kan säsongerna också vara svårare. För närvarande är jordens axiella snedhet cirka 23, 5 grader - ungefär mitt i cykeln - och befinner sig i en minskande fas.

Jordens prcession

Den kanske mest komplicerade av jordens orbitalvariationer är den av precession. I grund och botten, eftersom jorden vinglar på sin axel, varierar den speciella säsongen som inträffar när jorden är på perihelion eller aphelion över tiden. Detta kan skapa en djup skillnad i årstidens svårighetsgrad beroende på om du bor på norra eller södra halvklotet. Om det till exempel är sommar på norra halvklotet när jorden befinner sig i perihelion, är det troligt att sommaren blir mer extrem. Som jämförelse, när norra halvklotet istället upplever sommar i aphelion, kommer säsongskontrasten att bli mindre allvarlig. Följande bild kan hjälpa till att visualisera hur detta fungerar:

(Foto: GregBenson [CC BY-SA 3.0] / Wikimedia Commons)

Denna cykel varierar på ungefär 21 till 26 000 år. För närvarande händer sommarsolståndet på norra halvklotet nära aphelion, så den södra halvklotet bör uppleva mer extrema säsongskontraster än norra halvklotet, alla andra faktorer är lika.

Vad har klimatförändringar att göra med det?

Helt enkelt, ju mer solstrålning som bombarderar jorden vid en given tidpunkt, desto varmare måste planeten bli. Så jordens plats i var och en av dessa cykler bör ha en mätbar effekt på klimattrender på lång sikt - och det gör det. Men det är inte allt. En annan faktor har att göra med vilken halvklot råkar få det tungaste bombardemanget. Detta beror på att land värmer snabbare än hav gör, och den norra halvklotet täcks av mer land och mindre hav än södra halvklotet.

Det har också visats att förskjutningar mellan glaciala och interglaciala perioder på jorden är mest relaterade till svårighetsgraden av somrarna på norra halvklotet. När somrarna är milda återstår tillräckligt med snö och is under hela säsongen, vilket upprätthåller ett islager. När somrarna är för varma smälter emellertid mer is på sommaren än som kan fyllas på vintern.

Med tanke på allt detta kan vi tänka oss en "perfekt orbitalstorm" för den globala uppvärmningen: när jordens omloppsbana är på sin högsta excentricitet, är jordens axiella snedställdhet i högsta grad och norra halvklotet är i perihel på sommarsolståndet.

Men det är inte det vi ser idag. Istället upplever jordens norra halvklot för närvarande sin sommar i aphelion, planetens snedhet befinner sig för närvarande i den minskande fasen av sin cykel, och jordens omloppsbana är ganska nära dess lägsta fas av excentricitet. Med andra ord bör jordens nuvarande position leda till svalare temperaturer, men istället ökar planetens medeltemperatur.

Slutsats

Den omedelbara lektionen i allt detta är att det måste finnas mer jordens medeltemperatur än vad som kan förklaras genom orbitalfaser. Men en sekundärlektion lurer också: Antropogen global uppvärmning, som klimatforskare överväldigande tror är den främsta skyldigheten i vår nuvarande uppvärmningstrend, är åtminstone kraftfull nog på kort sikt för att motverka en relativt sval omloppsfas. Det är ett faktum som åtminstone borde ge oss en paus för att överväga den djupa effekten som människor kan ha på klimatet även mot bakgrund av jordens naturliga cykler.

Relaterade Artiklar