虽然我们都熟悉地轴以23.45°的角度指向北极星(Polaris),并且地球距离太阳约9100-9400万英里,但这些事实不是绝对的或恒定的。地球和太阳之间的相互作用,被称为轨道变化,在地球46亿年的历史中不断变化。
偏心率是地球绕太阳运行轨道形状的变化。目前,我们星球的轨道几乎是一个完美的圆圈。我们离太阳最近的时间(近日点)和离太阳最远的时间(远日点)之间的距离只有大约3%的差异。近日点发生在1月3日,此时地球距离太阳9140万英里。在7月4日的阿波利昂,地球距离太阳9450万英里。
在95000年的周期中,地球围绕太阳的轨道从一个薄椭圆(椭圆形)变为一个圆,然后再变回。当围绕太阳的轨道是最椭圆的时候,地球和太阳在近日点和远日点的距离有较大的差异。虽然目前300万英里的距离差异并没有改变我们接收到的太阳能数量,但更大的差异将改变接收到的太阳能数量,并使近日点成为一年中比远日点温暖得多的时间。
在42000年的周期中,地球摆动,轴线相对于围绕太阳旋转的平面的角度在22.1°和24.5°之间变化。角度小于我们目前的23.45°意味着南北半球之间的季节性差异较小,而角度越大意味着季节性差异越大(即夏季温暖,冬季凉爽)。
12000年后,北半球将经历12月的夏季和6月的冬季,因为地轴将指向织女星,而不是当前与北极星或北极星对齐。这种季节性逆转不会突然发生,但季节会在数千年内逐渐改变。
天文学家米卢廷·米兰科维奇发展了这些轨道变化所依据的数学公式。他假设,当周期性变化的某些部分结合在一起并同时发生时,它们是地球气候(甚至冰河期)发生重大变化的原因。米兰科维奇估计了过去45万年的气候波动,并描述了寒冷和温暖的时期。尽管米兰科维奇在20世纪上半叶完成了他的工作,但他的成果直到20世纪70年代才得到证实。
1976年发表在《科学》杂志上的一项研究检查了深海沉积物的岩芯,发现米兰科维奇的理论与气候变化时期相一致。事实上,冰河时代是在地球经历轨道变化的不同阶段时发生的。
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