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米兰科维奇假说

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米卢廷·米兰科维奇（1879‒1958）是塞尔维亚的数学家、天文体家、现象学家、地球物理学家、土木匠程师和科学普及者（图1）。他是第一个贪图出不同纬过活晒波动的东说念主，他提议了闻明的米兰科维奇假定，即地球相对于太阳的位置变化是地球弥远现象周期性波动的驱能源，65°N隔邻夏日太阳日照量变化是驱动第四纪冰期旋回的主因。

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图1 学生时间米兰科维奇（图源Widipedia）

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地球公转与自转参数

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米兰科维奇表面以为天文身分导致的地球轨说念参数（偏心率、斜率和岁差）的周期性变化，可进一步引起不同纬度地表罗致到的日照量的变化。

偏心率（Eccentricity）

地球绕太阳公转的轨说念不是圆的，而是椭圆的（图2）。偏心率（e）是地球绕太阳公转的椭率，决定着地球与太阳的距离，其值在0.00021~0.0607之间波动，变化周期主要有长偏心率周期（405千年）和短偏心率周期（约100千年）。偏心率越大，四季变化则越赫然。

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图2 偏心率地球轨说念参数变化几何默示图（图源NASA）

值得提防的是，太阳并不在椭圆的中心（图3a）。不仅地球的轨说念是卵形的，椭圆的阵势也跟着时辰而变化。在大致10万年的合手续周期中，公转轨说念的阵势会从少量点椭圆变得更椭圆（图3b）。

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图3（a）轨说念是椭圆；x美艳椭圆的中心；而太阳是偏心的(即偏心)。为了施展这少量，偏心率被夸大了。（b）当轨说念更椭圆时，轨说念内太阳位置的偏心率也更顶点，因此最小和最地面日距离之间的各异更大。

斜率 (Obliquity）

地轴斜率是地球自转轴的倾角，即黄说念面与赤说念面的夹角。当前，地球的自转轴从“垂直”宗旨歪斜了约23.4°。在接近41千年的时辰法式上，地球自转轴的倾角在22.1°到24.5°界限内波动（图4）。

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图4 斜率地球轨说念参数变化几何默示图（图源NASA）

地球轴向倾角越大，咱们的季节各异就越顶点。因为每个半球在夏日（向太阳一侧歪斜的半球为夏日）罗致更多的太阳放射，而在冬季，罗致较少的太阳放射。较大的歪斜角度故意于冰川溶化和消退。这些影响在巨匠界限内并不一致，高纬度地区比团结赤说念的地区受到的太阳总放射变化更大。

岁差 (Precession）

当地球自转时，它会绕轴幽微涟漪，就像一个幽微偏离中心的旋转玩物陀螺（图5）。这种舞动是由于太阳和月亮的引力影响引起的潮汐力，导致地球在赤说念处凸出，影响其自转。

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图5 旋转的陀螺（图源baidu.com）

岁差便是地球自转轴弥远进动，引起春分点沿黄说念西移，以致转头年短于恒星年的征象（图6）。岁差的周期主要有23千年和19千年。岁差事得季节对比在一个半球更顶点，而在另一个半球不那么顶点。当前近日点出当今北半球的冬季和南半球的夏日。这使得南半球的夏天更热，松驰了北半球的季节变化。但在大致1万年后，轴向岁差将导致这些条款发生逆转，北半球将出现更多顶点的太阳放射，南半球将资历更良善的季节变化。

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图6 岁差地球轨说念参数变化几何默示图（图源NASA）

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米兰科维奇旋回与现象

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地球上太阳放射最强的场地和一年中太阳放射最强的时辰是有变化的。米兰科维奇和一些学者意志到冰川在温带纬度上孕育最好——本色上在65°N或65°S傍边——而且它们只可在陆地上孕育。如图7所示，65°N穿过阿拉斯加、加拿大败部、格陵兰岛、冰岛、斯堪的纳维亚和俄罗斯，确切都是陆地。关连词，65°S都备位于南大洋，这里确切莫得陆地，冰川在该地区酿成的可能性很小。因此，Milanković以为65°N的日照变化是最垂死的。他通过贪图发现凉爽的夏日比阴寒的冬季对冰川的孕育更垂死。这可能有违知识，但这是因为夏天凉爽时冰川溶化较少，而相等阴寒的冬天经常比柔顺的冬天更干燥，导致降雪较少。

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图7 65°N和65°S的陆地和海洋漫衍

米兰科维奇的表面远远提升于那时，莫得鼓胀的凭证解说它是合理的。尽管东说念主们普遍以为冰川在畴前的一百万年里轮回走动的产生和沦一火，但这些事件的时辰并不为东说念主所知。诚然米兰科维奇概况用他的表面来接洽畴前冰川的时辰，但要考据他的接洽并辞谢易。

二战截止后的几十年里，海洋科学家和地质学家运行对海底松软的千里积物钻探。这些时势赢得的岩心提供了普遍对于畴前海洋生物和千里积条款的信息。同期，科学家们运诓骗用同位素才气来了解畴前海洋生物生计的条款，包括水温等。1976年Hays等东说念主在《Science》杂志上发表的一篇论文知晓地标明了这些温度变化和天文周期之间的关系——地球轨说念的几何变化是第四纪冰期演替的根蒂原因，这是米兰科维奇表面的调度点。

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冰期酿成与米兰科维奇旋回视频（视频源泉Youtube）

从那以后，数以千计的现象变化商讨说明了米兰科维奇周期在第四纪冰川技术以及在此之前数百万年的其他现象周期(如季风)中推崇的关键作用（图8）。

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图8 地球上层系统对地球天文轨说念周期的反映默示图（图源Fragoso et al.， 2022）

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地质时辰之尺

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通过识别地层纪录中的米兰科维奇旋覆信号，并开展天文调谐，不错迷惑高精度的地质年代标尺，为商讨地史时间的地质事件与现象演变提供精准的年代拘谨。

由于受潮汐耗散作用和地月间引力的影响，地球的自转速度平缓放慢，导致斜率和岁差两个周期不褂讪。405千年长偏心率周期主要受木星和金星的引力影响，由于木星质地大，使405千年长偏心率周期在畴前几百万年褂讪，在250百万年的纰缪仅为500千年。因此，405千年长偏心率周期是最好的地质计时单元。除了405千年长偏心率周期外，173千年斜率调幅周期至少在50百万年以来具有褂讪性，可行动受斜率驱动为主的地层的计时节奏器。

当前中、更生代的海外地质年表已通过405千年长偏心率周期调谐到天文表面弧线上（图9）。

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图9 天文调谐掩盖中、更生代地层情况（图源GTS2014）

 拓 展 阅 读 

为什么米兰科维奇表面弗成解释地球当前的变暖

内容来自https://climate.nasa.gov/

米兰科维奇表面为解释地史时间的现象变化（如冰期、间冰期）提供了来自轨说念参数驱动的交融视角，但该表面尚无法解释自前工业化时间（1850年至1900年技术），止境是自20世纪中世以来，地球资历了快速变暖的变化。主要原因有：

① 米兰科维奇旋回在很长的时辰法式上运行，从数万年到数十万年不等。比较之下，地球当前的变暖发生在几十年到几个世纪的时辰法式上。在畴前的150年里，米兰科维奇的周期并莫得对地球招揽的太阳能量产生太大变化。

② 米兰科维奇旋回仅仅畴前和当今可能导致现象变化的身分之一。

③ 自1750年以来，由东说念主类烧毁化石燃料产生的温室气体驱动的变暖是统一时辰内来自太阳自己身分导致变暖进度的50倍以上。若是地球当前的变暖是由于太阳放射增多，低层大气对流层和平流层的温度都会变暖。关连词，来自气球和卫星的不雅测露出，地球名义和低层大气对流层也曾变暖，但平流层仍处于冷却气象。

④ 地球当前处于间冰期（现象良善的时间）。若是莫得东说念主类对现象的影响，依据地球当前在米兰科维奇周期内的轨说念位置预测，咱们的星球应该不绝6000年前运行的弥远降温，而不是变暖。

调动土星轨说念会使地球愈加宜居

内容来自https://www.universetoday.com/

地球不会经常受到大型小行星的撞击，而且具有相等褂讪的领路轨说念，这部分要归功于木星。这颗巨行星匡助拆除了太阳系的小行星碎屑，并褂讪了地球的轨说念。但一项新的商讨以为，若是木星有不同的轨说念，咱们的生计会更好。木星会影响地球轨说念和轴向歪斜的神气，这两者都是影响咱们现象变化的垂死身分。椭圆的公转轨说念意味着地球在不到半年的时辰里稍稍团结太阳，在半年多的时辰里稍稍辨认太阳。当前的轴向歪斜使得夏天的太阳更高，冬天的天外更低。对于北半球，夏日是地球离太阳稍远的时候，意味着北半球的时辰比南半球稍长。由于地球更多的陆地位于北半球，地球会比咱们领有圆形轨说念时更合适居住。诚然这不会影响咱们的渊博生计，但在地质法式上推崇了作用。       跟着时辰的推移，地球的轴向歪斜会发生幽微变化，产生愈加顶点或良善的冬季。地轴的进动也会使得地轴相对于地球椭圆轨说念的宗旨发生调动。这些身分组成了米兰科维奇周期。米兰科维奇周期的一部分受制于木星的引力牵引和木星轨说念近日点的影响。在最近的商讨中，Vervoort等东说念主以为跟着木星引力效用的增强，地球名义的日照会更好，因此地球上更多的陆地将处于温带界限内。

进取滑动有瞻念看

Berger， A.， Loutre， M.F.， and Mélice， J.L.， 2006， Equatorial insolation: from precession harmonics to eccentricity frequencies: Climate of the Past， v. 2， p. 131–136.

Hinnov， L.A.， 2013， Cyclostratigraphy and its revolutionizing applications in the earth and planetary sciences: Geological Society of America Bulletin， v. 125， p. 1703−1734.

Laskar， J.， 2020， Astrochronology， in Gradstein， F.M.， Ogg， J.G.， Schmitz， M.， and Ogg， G.， eds.， The Geologic Time Scale: Elsevier， Amsterdam， p.139‒158.

Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate（https://climate.nasa.gov/news/2948/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/）

Weedon， G.P.， 2003， Time Series Analysis and Cyclostratigraphy: Examining Stratigraphic Records of Environmental Cycles: Cambridge， Cambridge University Press.

黄春菊. 旋回地层学和天文年代学偏激在中生代的商讨近况. 地学前缘， 2014， 21(2): 48-66.

吴怀春，张世红，冯庆来，等. 旋回地层学表面基础、商讨进展和瞻望. 地球科学(中国地质大学学报)， 2011， 36(3): 409-428.

文：栾旭伟、孔祥鑫

好意思   编：  张紫怡

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