Tutto ciò che devi sapere sull'orbita terrestre e sui cambiamenti climatici

La scienza del clima è un affare complicato e comprendere fino a che punto il cambiamento climatico è prodotto dall'uomo richiede anche una comprensione dei potenti cicli naturali della Terra. Uno di quei cicli naturali coinvolge l'orbita terrestre e la sua danza complicata con il sole.

La prima cosa che devi sapere sull'orbita terrestre e sui suoi effetti sui cambiamenti climatici è che le fasi orbitali si verificano per decine di migliaia di anni, quindi le uniche tendenze climatiche che i modelli orbitali potrebbero aiutare a spiegare sono quelle a lungo termine.

Tuttavia, guardare ai cicli orbitali della Terra può ancora offrire una prospettiva inestimabile su ciò che sta accadendo a breve termine. In particolare, potresti essere sorpreso di apprendere che l'attuale tendenza al riscaldamento della Terra si sta verificando nonostante una fase orbitale relativamente fredda. È quindi possibile apprezzare meglio l'elevato grado di contrasto del riscaldamento antropogenico.

Non così semplice come potresti pensare

Molte persone potrebbero essere sorprese nell'apprendere che l'orbita terrestre attorno al sole è molto più complicata dei semplici diagrammi studiati nelle aule di scienze dell'infanzia. Ad esempio, ci sono almeno tre modi principali in cui l'orbita terrestre varia nel corso dei millenni: la sua eccentricità, la sua obliquità e la sua precessione. La posizione della Terra all'interno di ciascuno di questi cicli ha un effetto significativo sulla quantità di radiazione solare - e quindi sul calore - a cui il pianeta viene esposto.

Guarda questo video educativo da non perdere per una presentazione visiva sulla complicata orbita terrestre:

Eccentricità orbitale terrestre

L'orbita terrestre attorno al sole è più un ovale anziché un cerchio. Il grado dell'ellisse orbitale di un pianeta viene definito eccentricità. Questa immagine mostra un'orbita con un'eccentricità di 0, 5. (Foto: NASA)

A differenza di ciò che è rappresentato in molti diagrammi del sistema solare, l'orbita terrestre attorno al sole è ellittica, non perfettamente circolare. Il grado dell'ellisse orbitale di un pianeta viene definito eccentricità. Ciò significa che ci sono periodi dell'anno in cui il pianeta è più vicino al sole rispetto ad altre volte. Ovviamente, quando il pianeta è più vicino al sole, riceve più radiazioni solari.

Il punto in cui la Terra passa più vicino al sole si chiama perielio, e il punto più lontano dal sole si chiama afelio.

Si scopre che la forma dell'eccentricità orbitale terrestre varia nel tempo da quasi circolare (bassa eccentricità di 0, 0034) e leggermente ellittica (alta eccentricità di 0, 058). Ci vogliono circa 100.000 anni affinché la Terra subisca un ciclo completo. In periodi di elevata eccentricità, l'esposizione alle radiazioni sulla Terra può di conseguenza fluttuare più selvaggiamente tra i periodi di perielio e afelio. Anche queste fluttuazioni sono molto più miti in periodi di bassa eccentricità. Attualmente, l'eccentricità orbitale della Terra è di circa 0, 0167, il che significa che la sua orbita è più vicina all'essere nella sua forma più circolare.

Obliquità assiale della Terra

L'angolo di inclinazione della Terra varia. Queste variazioni assiali sono chiamate obliquità di un pianeta. (Foto: NASA)

Molte persone sanno che le stagioni del pianeta sono causate dall'inclinazione dell'asse terrestre. Ad esempio, quando è estate nell'emisfero settentrionale e inverno nell'emisfero meridionale, il Polo Nord della Terra è inclinato verso il sole. Anche le stagioni sono invertite quando quando il Polo Sud è inclinato più verso il sole.

Ciò che molte persone non capiscono, tuttavia, è che l'angolo con cui la Terra si inclina varia in base a un ciclo di 40.000 anni. Queste variazioni assiali sono chiamate obliquità di un pianeta.

Per la Terra, l'inclinazione dell'asse varia tra 22, 1 e 24, 5 gradi. Quando l'inclinazione è a un livello più alto, le stagioni possono anche essere più severe. Attualmente l'obliquità assiale della Terra si trova a circa 23, 5 gradi - all'incirca nel mezzo del ciclo - ed è in una fase decrescente.

La precessione della Terra

Forse la più complicata delle variazioni orbitali della Terra è quella della precessione. Fondamentalmente, poiché la Terra oscilla sul suo asse, la particolare stagione che si verifica quando la Terra è al perielio o afelio varia nel tempo. Questo può creare una profonda differenza nella gravità delle stagioni, a seconda che tu viva nell'emisfero settentrionale o meridionale. Ad esempio, se è estate nell'emisfero settentrionale quando la Terra è nel perielio, è probabile che quell'estate sia più estrema. In confronto, quando l'emisfero boreale subirà invece l'estate nell'afelio, il contrasto stagionale sarà meno grave. L'immagine seguente può aiutare a visualizzare come funziona:

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

Questo ciclo oscilla all'incirca tra i 21 ei 26.000 anni. Attualmente, il solstizio d'estate nell'emisfero settentrionale si verifica vicino all'afelione, quindi l'emisfero meridionale dovrebbe sperimentare contrasti stagionali più estremi dell'emisfero settentrionale, a parità di tutti gli altri fattori.

Cosa c'entra il cambiamento climatico con esso?

Molto semplicemente, più radiazioni solari bombardano la Terra in un dato momento, più caldo dovrebbe essere il pianeta. Quindi il posto della Terra in ciascuno di questi cicli dovrebbe avere un effetto misurabile sulle tendenze climatiche a lungo termine - e lo fa. Ma non è tutto. Un altro fattore ha a che fare con quale emisfero riceve il bombardamento più pesante. Questo perché la terra si riscalda più velocemente degli oceani e l'emisfero nord è coperto da più terra e meno oceano dell'emisfero meridionale.

È stato anche dimostrato che i cambiamenti tra i periodi glaciale e interglaciale sulla Terra sono più legati alla gravità delle estati nell'emisfero settentrionale. Quando le estati sono miti, durante la stagione rimangono neve e ghiaccio sufficienti, mantenendo uno strato glaciale. Quando le estati sono troppo calde, tuttavia, in estate si scioglie più ghiaccio di quanto possa essere reintegrato in inverno.

Alla luce di tutto ciò, potremmo immaginare una "tempesta orbitale perfetta" per il riscaldamento globale: quando l'orbita terrestre è al massimo dell'eccentricità, l'obliquità assiale terrestre è al suo massimo grado e l'emisfero settentrionale è in perielio al solstizio d'estate.

Ma non è quello che vediamo oggi. Invece, l'emisfero nord della Terra attualmente vive la sua estate in afelio, l'obliquità del pianeta è attualmente nella fase decrescente del suo ciclo e l'orbita terrestre è abbastanza vicina alla sua fase più bassa di eccentricità. In altre parole, l'attuale posizione dell'orbita terrestre dovrebbe portare a temperature più fredde, ma invece la temperatura media del pianeta è in aumento.

Conclusione

La lezione immediata di tutto ciò è che ci deve essere di più nella temperatura media della Terra di quanto possa essere spiegato attraverso le fasi orbitali. Ma si nasconde anche una lezione secondaria: il riscaldamento globale antropogenico, che gli scienziati del clima credono in modo schiacciante è il principale colpevole della nostra attuale tendenza al riscaldamento, è almeno abbastanza potente a breve termine per contrastare una fase orbitale relativamente fredda. È un dato di fatto che dovrebbe almeno darci una pausa per considerare l'effetto profondo che gli esseri umani possono avere sul clima anche sullo sfondo dei cicli naturali della Terra.

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