Šta nam Milankovićevi ciklusi otkrivaju o klimi planete Zemlje

Njegovo ime nosi i jedna prestižna medalja Evropske unije geonauka, krateri na Mjesecu i Marsu, jedan asteroid, kao i jedan park i jedan bulevar u Beogradu, gdje je proveo najveći dio svog života.

Teorije Milutina Milankovića, koje povezuju kretanje nebeskih tijela sa dugoročnim promjenama u klimi, na vrlo upečatljiv način pokazuju kompleksnost klimatskog sistema Zemlje, ali predstavljaju i jedan veliki naučni trijumf. Naime, Milanković je bio jedan od rijetkih naučnika koji je napravio predviđanje (kasnije će se ispostaviti tačno), a da nije imao ni relevantna mjerenja fenomena kojim se bavio.

U svom radu, Milanković je pokušao da objasni vezu između nebeskih i klimatskih fenomena, odnosno kako spore, ali pravilne i ciklične promjene u Zemljinom položaju i kretanju oko Sunca izazivaju takođe spore, pravilne i ciklične promjene u Zemljinoj klimi, tj. dovode do nastanka i nestanka ledenih doba.

Pretpostavio je da najveći uticaj imaju tri različite promjene u Zemljinom kretanju.




Lice Zemlje se drastično mijenja tokom ledenog doba. U njihovom vrhuncu, globalna temperatura pada za 4 do 6 °C, led debljine i do nekoliko kilometara spušta se ka umjerenim geografskim širinama, a nivo svjetskih mora pada i za 100 metara. Zatim počinje period otopljavanja, pa opet postepenog hlađenja do novog ledenog doba, a cijeli ciklus traje oko 100.000 godina. Mi se trenutno nalazimo "između" dva ledena doba, u periodu koji se naziva interglacijal, koji je, perspektive radi, duži od cjelokupne istorije ljudske civilizacije. Ali Milankovićevi ciklusi nisu dovoljno jake promjene da sami izazovu ovako drastične oscilacije u Zemljinoj klimi. Oni zapravo pokreću, kao inicijalna kapisla, jedan kompleksan sistem povratnih sprega unutar klimatskih sistema Zemlje, i svi oni zajedno uzrokuju smjenu ledenih doba i interglacijala. Kakve su to povratne sprege?
Jedna je albedo. Naime, do početka ledenog doba dolazi ne onda kada promjene u Zemljinoj rotaciji dovedu do hladnijih zima, već kada dovedu do hladnijih ljeta, što je isto bila Milankovićeva pretpostavka. Kada je na sjevernoj hemisferi ljeto hladnije, onda se na njoj topi manje snega i leda koji su akumulirani tokom zime. Neistopljene, bijele površine blizu polova imaju veliki albedo, tj. veliku sposobnost refleksije Sunčevog zračenja.

Vidite kako snijeg i led sami čine povratnu spregu: što ih je više, to odbijaju više Sunčeve energije, što usporava njihovo topljenje i pomaže njihovom širenju, što ih čini još sposobnijim da odbijaju Sunčevu energiju…Dugoročno, ovaj proces, pokrenut položajem Zemlje u svojoj rotaciji, dovodi do smanjenja prosječne temperature, ali i do smanjenja nivoa svjetskih mora (jer sve više vode ostaje "zarobljeno" u ledu). Ali ni albedo nije dovoljan da objasni drastične promene do kojih dolazi tokom ledenih doba. Za to nam je potreban i ugljen-dioksid, koji stvara još jednu povratnu spregu.

Naime, ugljen-dioksid je važan sastojak efekta staklene bašte: ovaj gas, iako se u Zemljinoj atmosferi nalazi u vrlo malim količinama, zadržava toplotu i sprečava da energija iz Sunca brzo "pobjege" iz Zemljine atmosfere.

Ali ni njegova koncentracija nije konstantna kada posmatramo hiljade i hiljade godina Zemljine istorije. I ona isto osciluje – i to najpre zato što se hlade svetski okeani. Što je more hladnije, to je ono i sposobnije da apsorbuje ugljen-dioksid iz atmosfere. Kada počne proces hlađenja planete, usljed povećanog albeda koji su inicirali Milankovićevi ciklusi, mora počinju da apsorbuju veće količine ugljen-dioksida iz atmosfere i njegova koncentracija polako opada: sa "normale" od oko 270 ppm na minimum od oko 180 ppm tokom ledenih doba (ppm je skraćenica za parts per milion, pa ovaj broj pokazuje koliki je udeo ugljen-dioksida u atmosferi Zemlje). Pošto se smanjuje koncentracija ugljen-dioksida, "smanjuje" se i efekat staklene bašte, pa se Zemlja i time dalje hladi, što opet hladi mora, i čini da se koncentracije ugljen-dioksida dalje smanjuju – opet, kao što vidimo, jedna povratna sprega.

Ove povratne sprege se "preokreću" tek onda kada se promjeni i položaj Zemlje u odnosu na Sunce, i kada Zemlja uđe u jednako dugoročan proces grijanja i topljenja. Zajedno, svi ovi procesi, koje pokreću promjene u raspodjeli Sunčeve energije usled Milankovićevih ciklusa, dovode do relativno pravilnih, cikličnih smena hladnih i toplih perioda u istoriji Zemlje.

Vrijednost Milankovićevog rada je u tome što je on ove prom ene predvidio prije nego što su postojali detaljni podaci o trajanju ledenih doba. Zapravo, svjetska nauka nije odmah prihvatila njegova predviđanja. Dugo se smatralo da su promene u Zemljinom kretanju nedovoljne da objasne pojavu i nestanak ledenih doba – sve do sedamdesetih godina prošlog veka. Tada su, decenijama nakon Milankovićeve smrti, nova mjerenja sedimenata sa dna okeana na južnoj polulopti otkrila cikluse koji su se u potpunosti uklapali sa periodikom promjena Zemljinog kretanja. Zabilježene u sedimentima bile su oscilacije temperatura na 23.000, 42.000 i 110.000 godina – Milanković je, drugim rečima, bio u pravu.

Ali ova mjerenja su ukazala na još jednu činjenicu: slijedeći Milankovićeve cikluse i zabilježene promjene, Zemljina sjeverna polulopta se danas nalazi u procesu glacijacije, tj. hlađenja, koje će trajati narednih nekoliko hiljada godina. Međutim, kao što to možemo da vidimo iz godine u godinu, to se trenutno ne dešava.

Razlog je u tome što Milankovićevi ciklusi ne mogu da objasne, niti da preduprede aktuelne klimatske promjene, za koje je najprije krivo sagorijevanje fosilnih goriva.


Da su krivac emisije gasova staklene bašte, a pre svega ugljen-dioksida, ukazuju nam i aktuelna merenja koncentracija ugljen-dioksida u atmosferi. U posljednjih nekoliko miliona godina, koncentracije CO2 u Zemljinoj atmosferi prirodno osciluju između 270 i 180 ppm, sa minimumima blizu vrhunaca ledenih doba. Međutim, od sredine 19. vijeka do danas, ona su, usjed sagorijevanja fosilnih goriva, porasla na čak 425 ppm – što je porast od preko 50%, brzinom koja je daleko veća od prirodne.

Ovo sve, naravno, ni na koji način ne utiče na naučnu i civilizacijsku vrednost Milankovićevog rada. Njegovi ciklusi nam, između ostalog, nude sliku prirodnih oscilacija Zemljine klime, pokazuju nam koliko je uticaj čoveka nesrazmeran kao i koliko je sam klimatski sistem osetljiv na promene koje nam se čine malim. Otkrivaju nam i način rada klimatskog sistema Zemlje, i činjenicu da Zemlja ne može sama da reši problem koji mi uporno pravimo.Ono što Zemlja može jeste da postepeno vrati stvari u normalu, ali samo onda kada mi najzad prvo smanjimo, a onda i zaustavimo emisije CO2 u atmosferu.

Institut za meteorologiju Fizički fakultet u Beogradu

Vladimir Đurđević

Milutin Milanković

Milankovićevi ciklusi

klima planete Zemlje