Циклы Миланковича: прецессия и наклон

В прошлых видео было показано, что ось вращения Земли имеет определенный угол наклона относительно плоскости орбиты вокруг Солнца. Сейчас я изображу наклон оси относительно плоскости орбиты. Если это — плоскость орбиты, на которую мы смотрим сбоку, я изобразил её оранжевым. Предположим, что в данной точке орбиты Земли Солнце находится слева и его лучи приходят с этой стороны. Мы узнали, что Земля обладает наклоном оси, что означает — ось её вращения не перпендикулярна плоскости орбиты, а наклонена. Изображу это. Стрелка, идущая из Северного полюса, будет выглядеть так. Из Южного полюса я тоже выведу стрелку. Земля вращается в этом направлении и вы видите, что ось её вращения не вертикальна. В настоящий момент угол наклона составляет 23,4° относительно вертикали. Мы узнали, что это является основной причиной смены времен года. Когда Северное полушарие направлено в сторону Солнца, оно получает большую часть солнечного излучения. Лучи, проходящие сквозь атмосферу меньше рассеиваются, и таким образом Северное полушарие получает больше света. Когда Земля находится на другой стороне орбиты и Северное полушарие повернуто прочь от солнца, то происходит наоборот. То же справедливо и в отношении Южного полушария. В этом видео, когда я говорил о влиянии наклона оси на времена года, то упоминал вскользь, что значение угла наклона земной оси меняется со временем. Что его изменение — циклический процесс. И его пределы меняются за миллионы лет, но в среднем колеблются от 22,1° до 24,5°. Поясняю. Земля не болтается туда-сюда, разница между 22,1 и 24,5 не очень велика. Если предположить, что это примерно 23,4° — я не измеряю точно — то 22,1 будет выглядеть примерно так. Я даже преувеличил. Скорее 24,5 будет выглядеть так. Это не большая разница, но достаточная, чтобы, по нашему предположению, оказывать значительное влияние на погоду и времена года. Особенно на вероятность обледенения различных регионов земного шара, на поступление солнечного света и прочие аспекты. Итак, влияние существует, но ещё раз поясню, оно распределено по длительному периоду времени. Цикл от минимального до максимального угла наклона и обратно длится 41 000 лет. В настоящий момент, при угле наклона 23,4°, мы примерно в середине цикла. И, предположительно, прошлый максимум имел место около, 8 700 года до нашей эры, т. е. до Рождества Христова. А следующим минимум, когда угол наклона Земли будет минимален, наступит в 11 800 году. Итак, это не быстрый процесс, но он способен оказать влияние на климат в долгосрочной перспективе. Это один из нескольких факторов, вышеописанное изменение угла наклона или, как его ещё называют, наклонения что является синонимом. Это изменение наклонения или угла наклона, относится к числу изменений вращения Земли или орбиты Земли вокруг Солнца, которые могут оказывать масштабный эффект на земной климат и могут вызывать ледниковые периоды, когда накладываются на некоторые другие циклы. В общем, все циклы подобного вида называются циклами Миланковича. Миланкович был сербским учёным, сформулировавшим гипотезу о влиянии изменения орбиты Земли на долговременные климатические процессы. Например, на формирование или отступление оледенения, или общее смягчение, или ужесточение погодных условий. Итак, это циклы Миланковича. Изменение угла наклона или наклонения, только один из потенциальных факторов, формирующих циклы Миланковича. В этом и следующем видео мы будем обсуждать все факторы и обобщать их. Ещё один фактор. Я полагаю, что представить себе изменение угла наклона несложно. Вообразить следующий фактор может быть посложнее, он называется «прецессия». Сущность прецессии, я попробую показать на примере волчка. Представьте, что Земля — волчок. Волчок вращается в этом направлении и угол наклона показывает, насколько сильно он колеблется. Представим это так. Вообразим вращающийся волчок. Он вращается в наклонном положении и, если теперь представить, что если бы ось волчка была материальной стрелкой, то и сама стрелка бы вращалась. Итак, волчок вращается, качаясь. В некоторый момент времени качание приведет волчок в это положение. Стрелка указывает в этом направлении. Спустя несколько секунд стрелка будет указывать в направлении из плоскости экрана. Спустя ещё некоторое время она будет показывать в этом направлении — в плоскость экрана. Таким образом, угол наклона не меняется, угол наклона остается неизменным относительно вертикали, в любом месте в цикле вращения, которое и представляет собой прецессию. Вот так. Рисую дальше. Я понимаю, как непросто это может быть представить. Нарисую разные схемы для наглядности. Итак, так же, как циклическая смена угла наклона оси от минимума до максимума и обратно, цикл прецессии Земли очень медленный процесс. Чтобы вот эта стрелка, выходящая из волчка, описала полный круг, потребуется 26 000 лет. Полный цикл прецессии равен 26 000 лет. Далее, приняв как данность наличие этой прецессии, попробуем представить, как это повлияет на времена года. Как это повлияет на год в нашем представлении о календаре. Изобразим орбиту Земли вокруг Солнца. Вот Солнце. Вот орбита Земли. Не буду тратить слишком много времени на рисунок, для этого видео ей достаточно быть круглой. О влиянии эксцентриситета, эллиптичности орбиты, на циклы Миланковича, на его вклад в циклы Миланковича, мы поговорим в следующих видео. Итак, рисуем орбиту Земли вокруг Солнца. Вот Земля в определенный момент времени. Предположим, ось наклонена в сторону Солнца. Вот таким образом. И в Северном полушарии, если предположить, что стрелка проведена из Северного полюса, значит, в Северном полушарии лето. Если бы прецессии вообще не было, то в это время года направление наклона всегда было бы таким же. Изображу это синим, постоянное направление наклона. Мы смотрим на ту же область Вселенной, та же самая звезда является Полярной. Спустя год положение то же самое, наклон в оси относительно Солнца тот же. Вот положение для зимы в Северном полушарии. И всё продолжается. Если бы не было прецессии, то, при возвращении в эту точку, направление было бы тем же. Можно представить, что угол наклона, он же наклонение, несколько меняется вверх или вниз, в сторону или от Солнца на некоторый угол в отсутствии прецессии. Теперь рассмотрим влияние прецессии земной оси. При наличии прецессии когда завершается оборот вокруг Солнца, то в следующий раз, в этой же точке орбиты, земная ось будет нацелена не точно в том же направлении. Она будет сдвинута несколько дальше, так что эта стрелка… Нарисую её крупнее, вот Земля и вот стрелка. Это непросто представить, по крайней мере мне. Когда идея ясна, представить проще, но, я с первого раза не сумел понять различие между прецессией и углом наклона оси. Угол наклона — это отклонение от вертикали. В отсутствие прецессии стрелка — ось Земли каждый год показывала бы на то же направление. В присутствии одной только прецессии, каждый год эта стрелка описывает вот такой круг. Я увеличу его размер для наглядности. Итак, через несколько лет, когда Земля находится в том же месте относительно Солнца, в солнечной системе, стрелка показывает уже куда-то в другую сторону. Она описала небольшой сегмент этого круга. Теперь она показывает в этом направлении. Видите? Если она показывает в этом направлении, то разве будет та же точка в солнечной системе, та же точка относительно Солнца при данном положении на орбите соответствовать лету в Северном полушарии? Нет, не будет, поскольку мы больше не нацелены на то же место, и наклон относительно Солнца в этой точке изменился. Теперь максимальное наклонение в сторону Солнца будет происходить немного раньше в году, то есть раньше на орбите. Максимальный наклон в сторону Солнца будет, например, здесь. На самом деле потребуется много тысяч лет, чтобы прецессия изменилась на столько. Но действительно, наклон в сторону Солнца станет максимальным в другое время года. Итак, реальный эффект прецессии — смещение времен года и всего нашего календаря. Потому что относительно орбиты Земля медленно вращается подобно волчку, описывая круг своим полюсом. Это приводит к тому, что максимальный наклон к или от Солнца наступает каждый год несколько раньше. Я знаю, что это непросто представить себе, но можете взять волчок и представить, что баскетбольный мяч — Солнце, и использовать его как модель. Прецессия — ещё один из факторов, участвующих в циклах Миланковича. При сочетании прецессии, то есть изменения прецессии, с изменением угла наклона земной оси и с изменением эксцентричности, или эллиптичности земной орбиты, можно до некоторой степени объяснить происхождение циклов изменения климата в масштабах десятков тысяч лет. Subtitles by the Amara.org community