ミランコビッチサイクルを語る。

ミランコビッチサイクルとは

地球の気候は温暖化と寒冷化を繰り返している。
この原因を日射量の周期変動によって引き起こされる。
この現象をミランコビッチサイクルという。

セルビアの地球物理学者ミランコビッチ[Milankovitch]によって研究された。

長期間に渡って、地球の気候が寒冷化する期間が氷河期だ。
具体的には南北両極の氷床、山地の氷河が発達している時期が氷河期となる。
この定義に従うと、現代も氷河期なのである。

氷河期の中でも気候は変動し、寒い氷期と比較的温暖な間氷期が交互に繰り返される。
現代は氷河期であるが、その中で間氷期に相当する。
過去40万年の間に、氷期と間氷期は4回繰り返された。

なぜ、氷期と間氷期は規則的に繰り返すのか？
その原因をミランコビッチは日射量の変化に求めた。
日射量が減少して氷期となり、日射量が回復して間氷期になると考えられている。
このサイクルが、ミランコビッチサイクルである。

当然、大陸の配置や、大気中の二酸化炭素量などミランコビッチサイクル以外にも気候へ影響を与える要因は多くある。

気候変動の原因の一つがミランコビッチサイクル(日射量の変動)だ。
では、ミランコビッチサイクルは何によって引き起こされるのだろうか？

日射量を決める要因は大きく三つある。

これらは、常に一定ではない。
長い年月とともに変動していく。
ミランコビッチサイクルとは、これら3つの要因が変動する周期なのである。

地球は太陽の周囲を公転している。
しかし、その軌道は真円ではない。
楕円軌道なのである。

楕円の度合いが離心率だ。
真円は、楕円の度合いが皆無なので離心率は0である。
楕円が極端に細長くなるほど、離心率は1に近くなる。

このため、一年を通じ太陽と地球間の距離は変化する。
地球が最も太陽に近づく場所を近日点、最遠の場所を遠日点という。

軌道が真円に近ければ近日点と遠日点の差は小さい。
反対に離心率が1に近いほど、近日点と遠日点の差は大きくなる。
つまり、一年を通しての季節の変化が激しくなるのである。

地球軌道の離心率は一定ではなく、10万年周期で変化すると考えられている。
これが、ミランコビッチサイクルへ影響を与えているのである。

地球儀を見ると、軸が傾いているのがわかる。
この角度は23.4度だ。
この角度は、公転軌道面(黄道面)に対する自転軸の傾きを示している。

もし、この傾きがなければ(黄道に対して垂直であれば)、一年を通じて太陽の南中高度は変化しない。
つまり季節の変化がないことになる。
反対にこの角度が完全に横倒しであれば、どの地域も一年のうち半年は昼だけ、残りの半年は夜だけになってしまう。
自転軸の傾きは、ほどよい季節の変化を与えているのである。

自転軸の傾きは23.4度であるが、4.1万年の周期で22.1度から24.5度の間で変化している。
この4.1万年の周期もミランコビッチサイクルへ寄与している。

自転軸の方向の変化は、すでに紀元前に発見されていた。
自転軸の方向が刻々と変化していく運動を歳差運動という。

コマは回転が弱まると軸が傾く。
傾いた軸は、円形を描きながらゆっくりと、首を振るように回転する。
この現象が歳差だ。

コマに限らず回転する物体には歳差が見られる。
当然、地球の自転運動にも歳差がある。
この自転軸が一回転する周期は2.3万年だ。

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2008/03/23
2009/02/29