Földrajz | Természetföldrajz » A jégkorszakok kialakulásának feltételei

A jégkorszakok kialakulásának feltételei A földi éghajlat-ingadozások okait nagyon sokan kutatták már, azonban átfogó magyarázatot még egyetlen elmélet sem adott. A hipotéziseket több csoportba sorolhatjuk A geológiai elméletek egy része a kontinensek vándorlásával igyekszik megmagyarázni az éghajlat változásait, többen pedig a hegységképző folyamatoknak tulajdonítanak ilyen hatást. E kutatók elképzelése szerint a jégkorszakok kialakulásának az egyik fontos feltétele, hogy legalább az egyik pólus környékén nagy kiterjedésű szárazföldek helyezkedjenek el. A magasra kiemelkedő hegységtömegek pedig az átlagos hőmérséklet csökkentésével és a nagy földi légkörzés megváltoztatásával járulhatnak hozzá egy jégkorszak kialakulásához. Az elképzelések másik csoportja fizikai-kémiai jellegű. A Föld klímájának ingadozásait a légkör kémiai összetételének változásaiban, és azoknak a Föld hőháztartására

gyakorolt hatásaival magyarázzák. Vannak, akik földönkívüli tényezőket sejtenek a változások mögött. Egyes kutatók szerint Napunk változó fényű csillag, ezért 200-250 millió éves ritmusban megváltozik a sugárzása során kibocsátott energia mennyisége, ami természetesen kihat a Föld éghajlatára is. Ennek az elképzelésnek az a fő hiányossága, hogy nem teljesen bizonyított a kiindulási alapja. A másik feltevés szerint Naprendszerünk időnként csillagközi porfelhőn halad át, ami a napsugarak szétszóródásával megnövelheti a bolygónkra jutó energiát. A legkidolgozottabb, és a kutatók körében is a leginkább elfogadott elmélet szintén csillagászati okokat lát az ingadozások mögött. Azt az elképzelést, miszerint az évszakok jellegének csillagászati okokra visszavezethető változásai szabályos időközönként eljegesedést idézhetnek elő, már a múlt században felvetették. Az elmélet részletes kidolgozása és

matematikai formába öntése azonban a századunk 1920-as és 1930-as éveiben valósult meg Milutin Milankovics jugoszláv csillagász munkássága nyomán. Véleménye szerint a szóban forgó csillagászati "ritmusszabályozónak" három összetevője van. Kettő az évszakok jellegét módosítja (eszerint lesznek az évszakok kisebb vagy nagyobb mértékben szélsőségesek), a harmadik pedig az előbbi kettő közötti kölcsönhatást befolyásolja. Az első tényező a Föld forgástengelyének hajlásszöge. A forgástengely iránya jelenleg a függőlegessel 23,5 fokos szöget zár be (itt függőlegesen a Föld keringési síkjára állított merőleges irányát kell érteni), de ez a szög 41 ezer éves periódussal ingadozik, 21,5 és 24,5 fok között. A hajlásszög növekedésének hatására az évszakok szélsőségesebbeké válnak mindkét félgömbön. A nyarak melegebbek, a telek hidegebbek lesznek. A második tényező a Föld pályájának

alakja. A pálya 100 ezer éves periódussal változtatja alakját: megnyúlik, s nagy excentricitású ellipszis alakot ölt, majd ismét szinte tökéletesen kör alakúvá válik. Ha nő a pálya excentricitása, akkor nő a különbség a Nap és a Föld legkisebb és legnagyobb távolsága között. Ennek az lesz a következménye, hogy az egyik félgömbön szélsőségesebbé, a másikon pedig mérsékeltebbé válnak az évszakok. (Jelenleg a Föld akkor távolodik el legjobban a Naptól, amikor a déli félgömbön tél van, aminek következtében a déli félgömbön a tél valamivel hidegebb, a nyár viszont valamivel melegebb, mint az északin.) A harmadik csillagászati ciklus a precesszió, vagyis a Föld forgástengelyének billegése. Ez az összetevő a hajlásszög és az excentricitás közti viszonyt befolyásolja. A forgástengely 23 ezer év alatt ír le egy teljes kört a csillagokhoz képest. A precesszió határozza meg, hogy egy adott félgömbön a nyár a

földpálya napközeli vagy naptávoli pontjára esik-e, vagyis, hogy a Föld éghajlatának a tengelyferdesége miatti évszakosságát erősíti-e, vagy gyengíti a pálya excentricitásából adódó évszakosság. Ha az évszakosság e két meghatározója az egyik félgömbön szinkronban van, akkor a másik félgömbön aszinkronban van egymással. Milankovics kiszámította, hogy e három tényező együttes hatására a nyári napsugárzás mennyisége akár 20 százalékkal is változhat az északi sark közelében. Véleménye szerint ez elég ahhoz, hogy a szárazföldek északi részét borító jégmező előrenyomuljon olyan időszakokban, amikor hűvös nyarak és enyhe telek váltogatják egymást. Hosszú éveken keresztül azonban nem álltak rendelkezésre független forrásból származó adatok a jégkorszakok időbeli lefolyására vonatkozólag, s így Milankovics hipotézisét nem lehetett ellenőrizni. A helyzet akkor változott meg, amikor tengeri

üledékeken végeztek izotópvizsgálatokat. A likacsoshéjúak (Foraminifera) rendjébe tartozó tengeri egysejtűek héját alkotó mész megőrzi annak a tengervíznek bizonyos tulajdonságait, amelyben valaha képződött. Az oxigén 18-as és 16-os tömegszámú izotópjának aránya ugyanis megegyezik a mészben és a tengervízben. Az oxigénizotópok tengervízbeli aránya azonban egy másik aránynak is megfelel: jelzi, hogy a tengervíznek hány százaléka van gleccserekben és jégmezőkben megkötve. Mivel a jéggé fagyott víz kevesebb 18-as tömegszámú oxigénizotópot tartalmaz, annak aránya a jégtakarók növekedésével a tengervízben és következésképpen az abban élt egysejtűek héjából kialakult üledékben is megnövekszik. A tengerfenék üledékéből vett fúrómagminták elemzése arra utal, hogy a szóban forgó izotópok hányadosa nagyjából a Milankovics által leírt ciklusokkal összhangban növekedett és csökkent. Az 1950-es években

kezdődött mérések óta sok száz tengeri üledékből vett mintában elemezték az oxigén izotópjainak arányát. Az összes adat ismeretében elkészített kronológia alapján kimutatható, hogy a tengeri üledék összetételében ugyanaz a periodicitás figyelhető meg, mint a Föld pályáját meghatározó folyamatokban. Az elmúlt 800 ezer év folyamán a Föld összes jégkészletének mennyisége 100 ezer évenként ért el maximumot, ami pontosan megfelel az excentricitás változásában érvényesülő periodicitásnak. Ezenkívül minden egyes ciklusra rárakódtak kisebb hullámok is: a jégtömeg átmeneti, kisebb mértékű csökkenései és növekedései. Ezek az ingadozások a precesszió és a tengelyferdeség változásának megfelelően 23 ezer, illetve 41 ezer éves periodicitást mutattak. Nyári napsütés (1000 kalória négyzetcentiméterenként és naponta) A Föld jégmezőinek teljes térfogata A bizonyítékok ellenére maradtak tisztázatlan

kérdések. A 100 ezer éves ciklus sokkal gyengébben befolyásolja a napsugárzás évszakonkénti mennyiségét, mint a másik két, rövidebb ciklus, ennek ellenére látszólag ez határozza meg az eljegesedések alapritmusát. A rövidebb periódusú ciklusok csak kisebb ingadozások formájában jelentkeznek az izotópos adatokban. További fejtörést okoz, hogy az évszakosság ciklusainak számított görbéjét folytonos változások jellemzik törések helyett, a jég vizsgálata alapján kapott görbe ezzel szemben fűrészfogszerű: a jég mennyisége csaknem 100 ezer éven át fokozatosan növekszik, majd amikor az északi félgömbön szélsőségesen meleg nyarak következnek egymás után, néhány ezer év alatt hirtelen visszazuhan a korábbi szintre. A nyitott kérdésekre a Grönlandot és az Antarktiszt borító jégmező két kilométer mélyen fekvő rétegeiből vett fúrómagminták elemzése adta meg a választ. Ez a kérdés azonban már átvezet a

legutolsó eljegesedés korába, a pleisztocénba. (Wallace S. Broecker és George H Denton: Mi váltja ki a jégkorszakokat? Tudomány, 1990 március)