Podnebne spremembe na Zemlji 1 – Uvod

Nazaj

Poglej/poslušaj na

Tale prispevek je uvod v serijo prispevkov v katerih bom govoril o podnebnih spremembah ter njihovi povezavi z astronomskimi pojavi. Dotaknil pa se bom tudi vzrokov za podnebne spremembe, ki z astronomijo nimajo nič, to pa zato ker ne bi bilo na prav, če bi v prispevkih pustil vtis, da so astronomski pojavi glavni ali celo edini vzrok za klimatske spremembe na Zemlji.

Dejstvo, da se podnebje na Zemlji s časom spreminja, je znanstvenikom znano že zelo dolgo. Že leta 1686 je britanski znanstvenik Robert Hooke (1635-1703), ki je proučeval fosile orjaških želv na jugozahodni obali Anglije, spoznal, da je nekdaj tam vladalo tropsko podnebje. Vzrok za tako drastično spremembo podnebja pa je Hooke pripisal premikom Zemljine osi. Okoli leta 1830 je škotski geolog Charles Lyell (1797–1875), znan kot „oče paleontologije“, že vedel, da se občasno podnebje lahko zelo ohladi. Lyell je v svojem delu opisal veliko ohladitev v zadnjih 50 milijonih let, ki je vodila do 2 milijona let trajajoče ledene dobe. Ker je sumil, da za tem stojijo dolgotrajni astronomski pojavi se je obrnil na angleškega astronoma Johna Herschela (1792-1871), ki je pojasnil, da se količina svetlobe, ki v danem trenutku doseže Zemljino površje, spreminja zaradi periodičnih sprememb ekscentričnosti Zemljine tirnice, precesije Zemljine osi vrtenja ter spremembe naklona te osi glede na ekliptiko. Herschel je svoje ideje, da omenjeni trije procesi vplivajo ne samo na količino sončne energije, ki doseže Zemljo, temveč posledično tudi na živali in rastline, predstavil Geološkemu združenju decembra leta 1830.

Sedem let pozneje je švicarski znanstvenik Jean Louis Rodolphe Agassiz (1807–1873) predlagal, da je v preteklosti večji del Evrope bil prekrit z ledom, zaradi česar se Agassizu pripisuje odkritje ledene dobe. Nato je leta 1842 francoski matematik Joseph Alphonse Adhémar (1797–1862) predlagal, da se Agassizeve ledene dobe pojavljajo periodično, za kar da je kriva nebesna mehanika. Konkretno, za izmenjujoča se hladna in topla obdobja bi naj bila kriva precesija Zemljine osi s periodo 21.000 let.

Prvi, ki je pomembno prispeval k astronomski teoriji podnebnih sprememb, je bil škotski fizik in geolog James Croll (1821–1890). Leta 1864 je Croll objavil svoje delo v katerem je predstavil teorijo, s katero je izboljšal natančnost napovedi ledenih dob in pokazal da so ravno spremembe Zemljine orbite izvenzemeljski mehanizem povezan z večimi ledenimi dobami. Do le-teh naj bi prihajalo vsakih 22.000 let, pri čemer bi ledena doba na eni polobli sovpadala s toplejšim obdobjem na drugi.

Eno najbolj spregledanih Crollovih spoznanj pa je dejstvo, da spremembe Zemljine orbite same po sebi niso dovolj za poledenitev. Croll je predlagal, da je vpliv zmanjšane količine svetlobe, ki bi dosegla Zemljino površje zaradi sprememb orbite, ojačan zaradi povečane pokritosti Zemljinega površja z ledom, kar poveča odboj svetlobe s površja našega planeta.

Croll se je tudi zavedal, da bi vse to imelo posledice na zračne in vodne tokove. Zmanjšanje temperature okoli polov bi povečalo temperaturno razliko med ekvatorjem in polarnimi območji, kar bi imelo za posledico močnejše vetrove med obema območjema. Prav tako bi poledenitev na severni polobli ošibila zalivski tok, ki nosi toplo vodo v smeri od ekvatorja proti severnemu polu. Croll je špekuliral, da bi zaradi tega podnebje v severni Evropi postalo podobno tistemu na Greenlandiji.

Čeprav je Croll večinoma proučeval le vpliv spremembe ekscentričnosti Zemljine tirnice, pa je hkrati razmišljal tudi o naklonu ter precesiji Zemljine osi. Vsi trije procesi bi lahko spreminjali podnebje predvsem v polarnih območjih, spremenljiva pokritost teh regij z ledom pa bi lahko pripeljala tudi do spreminjanja morske gladine. Glede na to, da je do maksimalnega naklona osi prišlo pred 11.700 leti, je Croll špekuliral, da bi lahko s tem razložili višanje morske gladine, ki so jo že takrat izmerili na Škotskem in v Skandinaviji.

Naslednji velik napredek na področju podnebnih sprememb je naredil nizozemski paleo-antropolog in geolog Marie Eugène François Thomas Dubois (1858–1940), bolj znan po tem, da je odkril ostanke človeškega prednika Homo Erectusa. Dubois je na podlagi najdenih živalskih in rastlinskih fosilov sklepal, da je na Arktiki v terciarju vladalo skoraj tropsko podnebje. Poleg tega je ugotovil, da so bila obdobja v juri, kredi in terciarju razmeroma topla, da pa so se topli predeli na Zemlji, tako kot danes, nahajali blizu ekvatorja. Topla obdobja na Arktiki je Dubois tako razložil ne s premiki Zemljine osi, temveč z Lyellovo teorijo o premikih celin. Za starejše poledenitve v kenozoiku pa je Dubois predlagal periodične spremembe v količini energije, ki jo izseva Sonce.

Ena od težav znanstvenikov v 19. stoletju je bila, da podrobnosti o spremembah Zemljine tirnice ter njene osi niso bile znane. Natančne izračune je šele leta 1904 naredil nemški matematik Ludwig Pilgrim. Na te izračune se je pri svojem delu opiral tudi Milutin Milanković (1879-1958), hrvaški in srbski geofizik ter astronom. Milanković je z veliko natančnostjo dokazal povezavo med ledenimi dobami in astronomskimi vzroki zanje. Njegovi izračuni so se skoraj popolnoma ujemali z geološkimi dokazi o preteklih poledenitvah.

Literatura

1. Lawrence R. Griffing (2020). “The lost portrait of Robert Hooke?”. Journal of Microscopy. 278 (3): 114–122. doi:10.1111/jmi.12828. PMID 31497878. S2CID 202003003.
2. Crowe, Michael J. “Herschel, Sir John Frederick William, first baronet (1792–1871)”. Oxford Dictionary of National Biography (online ed.). Oxford University Press.
3. Picture History, https://web.archive.org/web/20080706151920/http://www.picturehistory.com/product/id/3703
4. Summerhayes, C.P. (2015). Mapping Past Climates. In Earth’s Climate Evolution, C.P. Summerhayes (Ed.). https://doi-org.pbidi.unam.mx:2443/10.1002/9781118897362.ch6