Alles, was Sie über die Erdumlaufbahn und den Klimawandel wissen müssen

Umlaufbahn der Erde

Klimawissenschaft ist ein kompliziertes Geschäft, und um zu verstehen, inwieweit der Klimawandel vom Menschen verursacht wird, muss man auch die mächtigen natürlichen Kreisläufe der Erde verstehen. Einer dieser natürlichen Zyklen betrifft die Erdumlaufbahn und ihren komplizierten Tanz mit der Sonne.

Das Erste, was Sie über die Umlaufbahn der Erde und ihre Auswirkungen auf den Klimawandel wissen müssen, ist, dass Umlaufphasen über Zehntausende von Jahren auftreten. Die einzigen Klimatrends, die mit Hilfe von Umlaufmustern erklärt werden können, sind Langzeittrends.

Ein Blick auf die Umlaufbahnen der Erde kann dennoch eine unschätzbare Perspektive auf das kurzfristige Geschehen bieten. Vor allem werden Sie überrascht sein, wenn Sie feststellen, dass der derzeitige Erwärmungstrend der Erde trotz einer relativ kühlen Umlaufbahnphase auftritt. Man kann daher besser einschätzen, in welchem ​​Maße eine anthropogene Erwärmung stattfinden muss.

Nicht so einfach, wie Sie vielleicht denken

Viele Menschen werden überrascht sein, dass die Umlaufbahn der Erde um die Sonne viel komplizierter ist als die einfachen Diagramme, die in naturwissenschaftlichen Klassenzimmern in der Kindheit studiert wurden. Zum Beispiel gibt es mindestens drei Hauptwege, auf denen sich die Erdumlaufbahn im Laufe der Jahrtausende verändert: ihre Exzentrizität, ihre Neigung und ihre Präzession. Wo sich die Erde in jedem dieser Zyklen befindet, hat einen signifikanten Einfluss auf die Menge der Sonnenstrahlung – und damit auf die Wärme -, der der Planet ausgesetzt ist.

Sehen Sie sich dieses Lehrvideo an, um eine visuelle Darstellung der komplizierten Erdumlaufbahn zu erhalten:

Exzentrizität der Erdumlaufbahn

Die Erdumlaufbahn um die Sonne ist eher oval als kreisförmig. Der Grad der Umlaufellipse eines Planeten wird als Exzentrizität bezeichnet. Dieses Bild zeigt eine Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,5.

Anders als in vielen Diagrammen des Sonnensystems ist die Umlaufbahn der Erde um die Sonne elliptisch und nicht perfekt kreisförmig. Der Grad der Umlaufellipse eines Planeten wird als Exzentrizität bezeichnet. Dies bedeutet, dass es Zeiten des Jahres gibt, in denen der Planet näher an der Sonne ist als zu anderen Zeiten. Wenn sich der Planet näher an der Sonne befindet, erhält er offensichtlich mehr Sonnenstrahlung.

Der Punkt, an dem die Erde der Sonne am nächsten kommt, heißt Perihel, und der Punkt, der am weitesten von der Sonne entfernt ist, heißt Aphel.

Es stellt sich heraus, dass die Form der Exzentrizität der Erdumlaufbahn mit der Zeit nahezu kreisförmig (niedrige Exzentrizität von 0,0034) und leicht elliptisch (hohe Exzentrizität von 0,058) ist. Es dauert ungefähr 100.000 Jahre, bis die Erde einen vollständigen Zyklus durchlaufen hat. In Perioden hoher Exzentrizität kann die Strahlenexposition auf der Erde dementsprechend zwischen Perioden von Perihel und Aphel stärker schwanken. Diese Schwankungen sind in Zeiten geringer Exzentrizität ebenfalls weitaus milder. Gegenwärtig liegt die Exzentrizität der Erdumlaufbahn bei etwa 0,0167, was bedeutet, dass ihre Umlaufbahn näher an der Kreisbahn liegt.

Axiale Schräglage der Erde

Der Neigungswinkel der Erde variiert. Diese axialen Variationen werden als Schrägstellung eines Planeten bezeichnet.

Die meisten Menschen wissen, dass die Jahreszeiten des Planeten durch die Neigung der Erdachse verursacht werden. Wenn es zum Beispiel Sommer auf der Nordhalbkugel und Winter auf der Südhalbkugel ist, ist der Nordpol der Erde in Richtung Sonne geneigt. Die Jahreszeiten ändern sich ebenfalls, wenn der Südpol mehr in Richtung Sonne geneigt ist.

Was viele Menschen jedoch nicht bemerken, ist, dass der Winkel, in dem sich die Erde neigt, in einem Zyklus von 40.000 Jahren variiert. Diese axialen Variationen werden als Schrägstellung eines Planeten bezeichnet.

Für die Erde variiert die Neigung der Achse zwischen 22,1 und 24,5 Grad. Wenn die Neigung höher ist, können die Jahreszeiten ebenfalls strenger sein. Gegenwärtig liegt die axiale Neigung der Erde bei etwa 23,5 Grad – ungefähr in der Mitte des Zyklus – und befindet sich in einer abnehmenden Phase.

Präzession der Erde

Die vielleicht komplizierteste Umlaufbahnvariante der Erde ist die Präzession. Da die Erde um ihre Achse wackelt, ändert sich im Grunde genommen die Jahreszeit, die auftritt, wenn sich die Erde im Perihel oder Aphel befindet, mit der Zeit. Je nachdem, ob Sie in der nördlichen oder südlichen Hemisphäre leben, kann dies einen gravierenden Unterschied in der Schwere der Jahreszeiten verursachen. Wenn es zum Beispiel Sommer auf der Nordhalbkugel ist, während sich die Erde im Perihel befindet, ist dieser Sommer wahrscheinlich extremer. Im Vergleich dazu ist der saisonale Kontrast geringer, wenn die nördliche Hemisphäre stattdessen einen Sommer im Aphel erlebt. Das folgende Bild kann dazu beitragen, die Funktionsweise zu veranschaulichen:

Dieser Zyklus schwankt ungefähr zwischen 21 und 26.000 Jahren. Gegenwärtig findet die Sommersonnenwende auf der nördlichen Hemisphäre in der Nähe des Aphels statt, sodass auf der südlichen Hemisphäre stärkere saisonale Kontraste zu erwarten sind als auf der nördlichen Hemisphäre, wobei alle anderen Faktoren gleich sind.

Was hat der Klimawandel damit zu tun??

Ganz einfach: Je mehr Sonnenstrahlung die Erde zu einem bestimmten Zeitpunkt beschießt, desto wärmer sollte der Planet werden. Der Platz der Erde in jedem dieser Zyklen sollte sich also messbar auf die langfristigen Klimatrends auswirken – und das tut es auch. Aber das ist nicht alles. Ein weiterer Faktor hat damit zu tun, welche Hemisphäre die schwerste Bombardierung erleidet. Dies liegt daran, dass sich das Land schneller erwärmt als die Ozeane und die nördliche Hemisphäre von mehr Land und weniger Ozean bedeckt ist als die südliche Hemisphäre.

Es wurde auch gezeigt, dass Verschiebungen zwischen Eis- und Zwischeneiszeiten auf der Erde hauptsächlich mit der Schwere der Sommer in der nördlichen Hemisphäre zusammenhängen. Wenn die Sommer mild sind, bleibt während der gesamten Saison genügend Schnee und Eis zurück, wodurch eine Eisschicht erhalten bleibt. Bei zu heißen Sommern schmilzt jedoch im Sommer mehr Eis, als im Winter nachgefüllt werden kann.

Angesichts all dessen können wir uns vorstellen, "perfekter Orbitalsturm" für die globale Erwärmung: Wenn die Erdumlaufbahn am höchsten ist, ist die axiale Schrägstellung der Erde am höchsten und die nördliche Hemisphäre befindet sich zur Sommersonnenwende im Perihel.

Aber das sehen wir heute nicht. Stattdessen erlebt die nördliche Erdhalbkugel derzeit ihren Sommer im Aphel, die Neigung des Planeten befindet sich derzeit in der abnehmenden Phase seines Zyklus und die Erdumlaufbahn befindet sich ziemlich nahe ihrer niedrigsten Exzentrizitätsphase. Mit anderen Worten, die momentane Position der Erdumlaufbahnen würde zu kühleren Temperaturen führen, aber stattdessen steigt die Durchschnittstemperatur des Planeten.

Fazit

Die unmittelbare Lehre daraus ist, dass die Durchschnittstemperatur der Erde mehr betragen muss, als durch Umlaufphasen erklärt werden kann. Es lauert aber auch eine zweite Lehre: Die anthropogene globale Erwärmung, die nach Ansicht von Klimaforschern der Hauptverursacher unseres gegenwärtigen Erwärmungstrends ist, ist zumindest kurzfristig stark genug, um einer relativ kühlen Umlaufbahnphase entgegenzuwirken. Es ist eine Tatsache, die uns zumindest eine Pause geben sollte, um über die tiefgreifenden Auswirkungen nachzudenken, die der Mensch auf das Klima selbst vor dem Hintergrund der natürlichen Zyklen der Erde haben kann.

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