Ciclos de Milankovitch – Forzamiento Orbital de la Dinámica del Clima

2. Excentricidad de la orbita de la tierra. Primer ciclo de Milankovitch
3. Oblicuidad del Eje de Rotación de la Tierra: Segundo Ciclo de Milankovitch
4. Precesión del Eje de rotación de la Tierra: Fijación de los Equinoccios y los Solsticios; Desplazamiento del Perihelio
5. Los Ciclos de Milankovitch y los Indicadores Climáticos
6. Conclusión
7. Referencias

Excentricidad Orbital; Oblicuidad Axial; Precesión de los Equinoccios

Abstracto

El estudio de los récord climáticos de los últimos 2.3 millones de años muestra evidencia de una actividad cíclica de glaciaciones y de-glaciaciones, que sugiere fuertemente la existencia de una influencia astronómica (1). La periodicidad de los record detectados, entre los cuales se encuentran depósitos de polvos escavados en el plateau de la China, la evaporación de los Lagos Africanos y el análisis de la proporción de los isótopos del oxigeno &O18/&O16 provenientes de océanos localizados en altas latitudes, están bien demarcados por los fenómenos orbítales terrestres que corresponden a la variación de la orbita de la tierra alrededor del sol (ciclo de 100,000 anos), la variación en la oblicuidad del eje de rotación de la tierra (ciclo de 41,000 anos) y el ciclo de presesión axial de la tierra ( 23,000 anos ) [2]. Esta investigación es una revisión de los fundamentos de la teoría físico-matemática que relaciona los ciclos astronómicos citados con las evidencias de cambios climáticos, y que fue desarrollada por el matemático Servio Milutin Milankovitch.

Palabras Claves: Ciclos de Milankovitch, Equinoccios, Oblicuidad axial, Precesion, Excentricidad Orbital. Perihelio, Solsticios.

Excentricidad de la orbita de la tierra. Primer ciclo de Milankovitch

El análisis de la ecuación de la sesión cónica conocida como "elipse" a/x +b/y = 1, revela una forma geométrica que para estar balanceada requiere de la existencia de dos puntos, cuyas distancias combinadas hacia todos los puntos del camino geométrico sea una constante [3]. Johann Kepler y Isaac Newton en la centuria diecisiete probaron que la orbita de la tierra puede ser descrita por la ecuación que representa esa cónica [libro]. La moderna y mas refinada teoría de la mecánica celeste desarrollada por el matemático francés Joseph Luis De Lagrange coloco el sol en uno de los dos puntos elípticos, llamado foco, manteniendo el otro punto vacío para satisfacer el requerimiento matemático de la ley de gravitación universal, dada por la relación matemática F= G (M1 x M2) /r.r, [3], donde F, representa la fuerza de atracción entre dos masas gravitacionales, G es la constante de gravitación universal, M1XM2 representa el producto de las masas, y r.r, representa el cuadrado de la distancia que separa las masas [12].

La forma elíptica de la orbita de la tierra alrededor del sol, y el grado de excentricidad de la orbita tienen un profundo efecto en la cantidad de insolación recibida por la tierra.

La cantidad de insolación recibida por la tierra esta regulada por la ley física que relaciona el flujo luminoso con la superficie de iluminación: Iluminación = W /r.r, la cual prevé que la cantidad de insolación (W) recibida por un cuerpo varíe inversamente proporcional a la distancia de separación entre la fuente de emisión y el cuerpo [23]. Debido a la excentricidad de la orbita de la tierra la distancia average entre la tierra y el sol cambia a medida que la tierra pasa del punto mas cercano de la orbita conocido como perihelio, al punto mas lejano de la orbita terrestre conocido como afelio, afectando así la cantidad de insolación recibida en cualquiera de estos dos puntos. Por tanto, la cantidad de insolación recibida por la tierra, siendo una variable con relación al flujo solar estará, afectada por la distancia average tierra-sol.

Fotos tomadas por Robert Simmos, NASA, GSFC

Figura 1. Excentricidad orbital 0.06 Figura 2. Excentricidad orbital 0.00

La excentricidad de la tierra no esta fija en la eclíptica [6]; sino que cambia de ser casi circular, con un valor de cero para un camino perfectamente circular, a un valor de aproximadamente 0.06 para un camino un poco más excéntrico. El presente valor de la excentricidad de la tierra es de 0.0017 [9]. Para pasar de un valor de máxima excentricidad a un valor de mínima excentricidad y viceversa, la tierra invierte aproximadamente 100,000 anos (este tiempo depende también de otros parámetros astronómicos, como por ejemplo el paso a través del plano invariable, y el aumento del efecto gravitacional de otros cuerpos celestes [1], [14], [9]. Un ciclo más grande de aproximadamente 413,000 anos es adscrito a cambios en la excentricidad de la tierra, pero este ciclo es considerado como una repetición de envolvimiento (tipo Fourier), para modular el ciclo más pequeño de 100,000 anos [14].