Milanković-cycli
Waarom komen en gaan ijstijden?
Drie trage veranderingen in de baan van de aarde bepalen het ritme. Ze verschuiven hoeveel zonlicht het hoge noorden elke zomer bereikt, en dat was genoeg om kilometers dikke ijskappen op te bouwen en weer te laten smelten.
Door Filip van HarreveldAchterkleinzoon van Milutin Milanković
01 · Het idee
De zomer bepaalt of ijs groeit
In het hoge noorden valt elke winter sneeuw. Of die ijs wordt, hangt af van hoeveel ervan de zomer overleeft.
- 1
De baan verschuift langzaam
De afstand van de aarde, haar kanteling en het tijdstip van de seizoenen veranderen over tienduizenden jaren.
- 2
Het zomerzonlicht op 65°N verandert
Die breedtegraad loopt door Noord-Canada, Scandinavië en Siberië, waar de grote ijskappen groeiden.
- 3
IJs en koolstofdioxide versterken het
Wit ijs weerkaatst zonlicht en het CO₂-gehalte daalt, dus een kleine duw wordt een grote.
IJs bedekt Groenland en Antarctica. Noord-Canada en Europa zijn ijsvrij.
Verdiep je
Het getal in de hoek is het daggemiddelde van het zonlicht aan de bovenkant van de atmosfeer op de zomerzonnewende op 65°N. Wetenschappers noemen de binnenkomende zonne-energie instraling. Het is de gebruikelijke maatstaf voor ijs, omdat het smelten in de zomer bepaalt hoe groot een ijskap kan worden.
Het ijs op de wereldbol is met de hand getekend, volgens de gemeten gegevens. Het laat zien hoeveel ijs er was, niet de exacte omtrek.
Rek de baan uit
De baan van de aarde is bijna een cirkel. Over ongeveer 100.000 jaar rekt hij een beetje uit en ontspant dan weer. Sleep de scène of beweeg de schuifbalk.
De aarde zwaait heen en weer tussen 147,1 en 152,1 miljoen km van de zon. Het zonlicht is 7% sterker in het dichtstbijzijnde punt.
Wat het doet
Een uitgerekte baan brengt de aarde op het ene moment van het jaar dichter bij de zon dan op het andere. Nu is het verschil 5 miljoen km. Bij de sterkste uitrekking is het 17 miljoen km en is het zonlicht op het dichtste punt 26% sterker dan op het verste punt.
Op zichzelf verandert een uitgerekte baan het zonlicht dat de aarde over een heel jaar krijgt nauwelijks (minder dan 0,2%). Wat hij wel doet, is de wiebeling iets geven om mee te werken.
Verdiep je
De zon staat in één brandpunt van de ellips, niet in het midden. De scène tekent de uitrekking vijf keer groter dan ze is, omdat de echte baan op een cirkel zou lijken. Kies onder de scène “Ware vorm” om hem te zien zoals hij is.
Excentriciteit heeft meer dan één ritme. De gegevens laten sterke pieken zien rond 100.000 en 405.000 jaar, dus “100.000 jaar” is een handig etiket, geen exacte klok.
Kantel de as
De aardas helt 23,4° ten opzichte van rechtop. Over 41.000 jaar schommelt de hoek tussen 22,1° en 24,5°. Meer kanteling betekent sterkere seizoenen, vooral dicht bij de polen.
In hoogzomer staat de zon op 65°N 21,1 uur boven de horizon en komt tot 48,4° hoog.
Wat het doet
Bij 22,1° staat de zon op een dag in hoogzomer op 65°N 20,1 uur boven de horizon. Bij 24,5° is dat 22,4 uur en komt de zon hoger. Dat is 457 W/m² tegenover 496 W/m².
Minder kanteling geeft koelere zomers in het noorden, en bij koele zomers blijft sneeuw liggen.
Verdiep je
De kanteling, niet de afstand, maakt de seizoenen. De aarde staat begin januari het dichtst bij de zon, als het winter is in het noorden.
De grijze stippellijn in de scène is de kanteling van nu. De hoek wordt gemeten vanaf de lijn die rechtop op het vlak van de baan staat.
Laat de as wiebelen
De aardas draait langzaam rond, zoals de as van een tol. De baan draait ook. Samen verplaatsen ze de seizoenen langs de baan. Sleep om de as te draaien.
De zomer op het noordelijk halfrond valt vlak bij het verste punt van de baan, 152,0 miljoen km van de zon.
Wat het doet
Nu valt de zomer op het noordelijk halfrond aan de verre kant van de baan. Over ongeveer 11.000 jaar valt hij aan de nabije kant, en het zonlicht in hoogzomer op 65°N stijgt van 478 naar ongeveer 510 W/m².
Die omwisseling telt zwaarder als de baan uitgerekt is. Bij de sterkst uitgerekte baan verandert ze het zonlicht in hoogzomer met 115 W/m².
Verdiep je
De as alleen doet er ongeveer 25.800 jaar over om één keer rond te draaien. De ellips draait ook mee, dus de seizoenen komen gemiddeld na ongeveer 21.000 jaar weer bij het nabije punt van de baan uit. In de klimaatgegevens zitten pieken rond 19.000 en 23.000 jaar.
De twee halfronden trekken de andere kant op. Als de zomer in het noorden dicht bij de zon valt, is de zomer in het zuiden ver weg.
05 · Alles samen
Laat de klok lopen
Nu lopen alle drie de bewegingen tegelijk, met de baan die het team van Jacques Laskar heeft berekend (La2004). Druk op afspelen en 800.000 jaar gaan voorbij in ongeveer een minuut. De gemeten ijsgegevens vormen de onderste lijn.
Waar je op moet letten
De ijslijn volgt de zonlichtlijn, maar later. IJs bouwt zich langzaam op over tienduizenden jaren en verdwijnt snel, in ongeveer tienduizend.
Milutin Milanković werkte dit in ongeveer dertig jaar met de hand uit en publiceerde het in 1941. Niemand kon het controleren tot 1976, toen sediment van de zeebodem dezelfde ritmes liet zien. Hij was toen al 18 jaar overleden.
Verdiep je
Het sterkste ritme in de ijsgegevens is 100.000 jaar, terwijl de directe duw van de baan bij die periode zwak is. De ijskappen, oceanen en koolstofdioxide moeten dat versterken, en hoe precies wordt nog bediscussieerd.
Voorbij 0 op de klok gaat de baan door en stopt de ijslijn: niets hier voorspelt toekomstig ijs. De komende 50.000 jaar is de baan ongewoon rustig, en het zonlicht in hoogzomer op 65°N blijft tussen 475 en 503 W/m².
06 · Samenvatting
De korte versie
- 1
Rekken bepaalt hoe ver het nabije en het verre punt van de aarde uit elkaar liggen, en dus hoeveel de wiebeling kan uitmaken.
- 2
Kantelen geeft zomers op hoge breedtegraden meer zon als de kanteling toeneemt en minder als ze afneemt.
- 3
Wiebelen bepaalt of de zomer op het noordelijk halfrond dicht bij de zon valt of ver ervan af.
Samen laten ze het zonlicht in hoogzomer op 65°N schommelen tussen 431 en 552 W/m². IJs reageert langzaam: het duurt tienduizenden jaren om op te bouwen en ongeveer tienduizend om te smelten.
En de opwarming van nu?
De baan verandert veel te langzaam om in een mensenleven iets uit te maken. De opwarming van nu komt vooral door broeikasgassen die door menselijke activiteit vrijkomen.
Lees de uitleg →Jouw beurt