Inden for hver frysehusperiode kan der optræde kolde istider og varmere mellemistider. Det skyldes en rytmisk variation i mængden af den solenergi, som når Jorden i form af solindstråling. Solindstrålingen ændrer sig på grund af forskelle i Jordens bane omkring Solen og variationer i Jordens akseretning.
Denne astronomiske teori til forklaring af de langsomme klimaændringer blev først fremsat af skotten James Croll i 1800-tallet og blev videreudviklet af den jugoslaviske geofysiker Mitulin Milankovitch i 1920'erne. Ifølge Milankovitch er der tilbagevendende ændringer i den solindstråling, der når Jorden; ændringer, der indtræder med hhv. 400.000, 100.000, 41.000 og 21.000 års mellemrum (Milankovitch-cykler). Disse skyldes regelmæssige og forudsigelige variationer i formen af Jordens omløbsbane og omdrejningssaksens retning, der begge påvirkes af Solens og Månens tyngdefelt.
Jordens bane omkring Solen ændrer sig i løbet af hhv. 400.000 og 100.000 år, fra næsten cirkulær til elliptisk og tilbage igen. Denne ændring i omløbsbanens form kaldes excentricitet. Formændringen giver en forskel i totalindstrålingen på mindre end 0,1 %, hvilket ikke i sig selv er tilstrækkeligt til at forårsage istider. Istider og mellemistider har alligevel fulgt 100.000 årsrytmen gennem de sidste 900.000 år, men det er stadigt uklart, hvordan så små forandringer kan have så afgørende indflydelse på klimaet. Muligvis kan det forklares ved de såkaldte tilbagekoblingsmekanismer i det klimatiske system, der omtales senere.
Andre årsager til klimaforandringerne er de periodiske ændringer, der sker med Jordens omdrejningsakse. Aksen står på skrå i forhold til j ordbanens plan, og hældningen varierer fra 21,5° til 24,5° og tilbage igen i løbet af 41.000 år. Fænomenet kaldes nutation eller oblikvitet. Vinklen bestemmer mængden af stråling fra Solen, specielt i polarområderne. Når hældningsvinklen er stor, står Solen højere på himlen om sommeren på høje breddegrader og temperaturen stiger, mens vinteren bliver mørkere og koldere. Omvendt vil indstrålingen og dermed sommertemperaturen falde, når hældningsvinklen er lille.
Jordaksen står ikke blot på skrå, den roterer kegleformet omkring sig selv. Man skal forestille sig, hvordan stangen på en snurretop, der er ved at tabe fart, begynder at tegne en kegleform i luften. På samme måde roterer Jordens akse. Fænomenet, der kaldes præcessionen, får en rytmisk tilbagevendende indflydelse på afstanden fra Jorden til Solen på forskellige årstider (figur 12-2). Dette bevirker, at årstidsvariationerne bliver forskellige på den nordlige og den sydlige halvkugle. Varme somre og kolde vintre afløses af kølige somre og lune vintre. Variationen sker dels i løbet af 19.000 år og dels i løbet af 23.000 år, med et gennemsnit på 21.000 år.
Den totale mængde indstråling på Jorden er hovedsagelig bestemt af omløbsbanens form, excentriciteten, mens de andre astronomiske forhold påvirker fordelingen af energi på forskellige breddegrader. Tilsammen ændrer disse kræfter Jordens temperatur på en helt bestemt og rytmisk måde. Det skal understreges, at sommerindstrålingen på høje, nordlige breddegrader er særlig vigtig for klimaet og dermed dannelsen af iskapper. Dette skyldes, at sommerindstrålingen bestemmer smeltningen af sne og is, og at der kun kan dannes nye store iskapper på høje nordlige breddegrader. De sydlige kontinenter med undtagelse af Antarktis er ikke store nok, eller de ligger for langt fra Sydpolen.
Milankovitchs astronomiske teori for kvartærtidens klimasvingninger blev længe enten forkastet eller ignoreret. Teorien fik først sit gennembrud i 1970'erne, da man fik mulighed for at teste den med geologiske observationer, f.eks. de borekerner fra dybhavene, som omtales senere.
At små variationer i Jordens bane og stilling kan resultere i store klimaændringer kan som nævnt forklares med forskellige tilbagekoblingsmekanismer i det klimatiske system. En af disse er den såkaldte albedoeffekt, der er jordoverfladens evne til at kaste solstrålingen tilbage. Sne og is reflekterer mere solstråling end en våd, mørk jord.
Så jo mere is og sne, der ligger på Jorden, jo mere solenergi vil der blive tilbagekastet, og jo koldere bliver det. Derfor vil udbredelsen af iskapper og snedækkede områder på Jorden med selvforstærkende virkning føre til faldende temperatur, der så øger væksten af iskapperne yderligere.
En anden vigtig tilbagekoblings-mekanisme er atmosfærens indhold af kuldioxid. Som nævnt påvirkes klimaet af indholdet af kuldioxid, fordi det ændrer drivhuseffekten. Virkningen er dog ikke fuldt ud forstået.
Kommentarer
Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.