[ piše: Neđeljko Jeknić ]

STAV

Milankovićevi ciklusi

Sada sedim, možda poslednji put, u paviljonu svoga vrta i pišem ove redove… Imetak može imati različite oblike, pa ne mora biti uvek materijalan, nego sme da bude i duhovni. Ako dozvolite i taj njegov oblik, onda i kao beskućnik neću biti sirotinja.

Пише: Види све колумне

I zaista je ostavio vrijedan imetak ljudskoj vrsti. Štampanje jednog od najvećih djela nauke na ovim prostorima „Kanon osunčavanja Zemlje i njegova primena na problem ledenih doba” završeno je četiri dana prije početka njemačkog bombardovanja Beograda 1941. godine. Pri tom je uništena i zgrada štamparije pa su poslednje stranice knjige morale biti ponovo štampane. Rad na ovom djelu trajao je praktično nekoliko decenija i autor je do dan danas nekako ostao u sjenci dostignuća nekih drugih velikih imena koja je dao naš govorni prostor. Možda ponajviše zbog apstraktnosti tematike kojom se Milanković bavio. Za razliku od Tesle koga svi lako prepoznaju i koji se u laičkim krugovima prepoznaje kao čovjek koji je „izmislio struju“ Milankovića nikada nije bilo jednostavno objasniti i banalizovati.

No nije bilo jednostavno ni za njegovog života. Iako je očekivao priznanje za svoje djelo na naučnom kongresu u Rimu 1953. godine, ono nije došlo. Čak je njegovo izlaganje tada prekinuto od strane predsjedavajućeg i nije dopuštena rasprava na tu temu. Njegov komentar je bio da ako je njegova teorija tačna, budućnost će joj odati priznanje. I zaista, desetak godina nakon njegove smrti počele su potvrde i priznanja za njegovu teoriju a više različitih naučnih projekata i istraživanja je pokazalo da je bio u pravu. Danas, Milankovićevi ciklusi predstavljaju naučni termin koji koristi cijeli svijet, a objašnjenje sa animacijama stoji i kao redovna literatura na sajtu NASA-e. U čast Milankovića, po njemu je ime dobio krater na Mjesecu, zatim krater na Marsu a ima i svoj asteroid – nebesko tijelo prečnika 31 km koje se zove 1605 Milankovitch.

Milanković je došao do zaključka da na dugoročnu klimu na Zemlji utiče promjena položaja Zemlje u odnosu na Sunce, te samim tim utiče i na početke i završetke ledenih doba. Podijelio ih je na tri vrste. Prvo u zavisnosti od oblika zemljine orbite (Zemlja ne kruži oko Sunca po idealnoj kružnici), drugo u zavisnosti od ugla zemljine ose (Zemlja ne stoji pravo već je nagnuta, a taj ugao se periodično mijenja) i treće je to da se Zemlja prilikom rotacije oko svoje ose malo klati usled uticaja gravitacija Sunca i Mjeseca.

Prva pojava ili ekscentričnost Zemljine orbite nastaje usled djelovanja gravitacija najvećih planeta u Sunčevom sistemu, Jupitera i Saturna. Tako Zemlja kruži oko Sunca u nekim periodima skoro idealnom kružnicom a nekada blagom elipsom. Ovo uzrokuje da naša godišnja doba nisu jednake dužine, pa su ljeta na našoj sjevernoj hemisferi trenutno duža 4.5 dana od zime a proljeće je 3 dana duže od jeseni. Kako se eksentritet smanjuje, tako i ove razlike nestaju. Dakle imamo razliku od Zemljinog najbližeg položaja Suncu, koji je 3. januara i najdaljeg koji je 4. jula i ona iznosi oko 5.1 milion kilometara. Ipak, to nije velika varijacija i predstavlja samo 3.4% od ukupne putanje i veoma sporo se mijenja, u ciklusu koji traje 100 000 godina.

Eksentrična Zemljina putanja oko Sunca je uzrok zašto godišnja doba ne traju jednako (Animacija: NASA)

Druga pojava je promjenljivost nagiba Zemljine ose i on se mijenja od 22.1 do 24.5 stepeni u odnosu na orbitalnu ravan Zemlje. Što je nagib veći, to su naša godišnja doba ekstremnija jer svaka hemisfera onda prima još više Sunca ljeti a još manje zimi. Zemljina osa je trenutno pod uglom od 23.4 stepena i otprilike je na polovini svog kretanja, a cijeli ciklus traje 41 000 godina. Trenutno idemo ka minimalnom nagibu i on će se desiti za 9800 godina. Kako se nagib smanjuje, to se manifestuje da godišnja doba budu blaža, odnosno toplije zime a hladnija ljeta, usled čega se stvaraju uslovi da se na višim geografskim širinama snijeg i led nagomilavaju i stvaraju velike ledene pokrivače. Dalje, kako je sve više Zemljine površine ledeni pokrivač, on odbija Sunčevu svjetlost i još više snižava temperaturu te dodatno utiče na proširenje leda.

Nagib Zemljine ose utiče pod kojim uglom će Sunce da pada na Zemlju (Animacija: NASA)

Treća stvar je precesija, odnosno pojava da se Zemlja prilikom rotacije oko svoje ose klati, oprilike kako to radi dječja čigra. Ovo se dešava usled plimnih sila koje izazivaju gravitacije Sunca i Mjeseca usled čega se Zemlja izboči na ekvatoru te samim tim utiče na rotaciju. Aksijalna precesija utiče da sezonski kontrasti budu jači na jednoj hemisferi a blaži na drugoj. Trenutno smo u položaju u kom su ljeta na južnoj hemisferi toplija a sezonske varijacije na našoj sjevernoj hemisferi su umjerenije. Za nekih 13 000 godina, ovi uslovi će biti obrnuti. Pošto precesija utiče i na orjentaciju ose, za sličan period sjever nećemo određivati prema zvijezdi Snjevernjači već prema zvijezdi Vega u sazvežđu Lira. Osim aksijalne, postoji i apsidalna precesija jer se i orbitalna elipsa Zemlje klati, a kombinovani efekti ove dvije precesije rezultiraju ukupnim ciklusom koji traje 23 000 godina.

Tokom rotacije Zemlja se sporo ali primjetno klati (Animacija: NASA)

Milanković je objedionio sva tri pojave i matematički ih modelirao, te dobio krive osunčavanja koje su danas standard za astronomsko objašnjenje ledenih doba. Da bi uopšte ovo izveo, bilo je neophodno da detaljno opiše teorijsko – nebesku mehaniku po Njutnovim zakonima. Rad je iziskivao brojna računanja, skraćivanja i pojednostavljivanja a po samim riječima Milankovića, problem je bio nelinearne prirode. Povećanjem ledenih (bijelih) površina mnogo više Sunčevog zračenja se odbija o površinu (probajte cjelodnevni boravak na snijegu tokom sunčanog dana bez naočara) a smanjenjem leda povećava se “upijanje“ Sunčevih zraka a samim tim i temperatura. Ovo bi mogli gledati i u svijetlu današnjeg nestajanja glečera i ledenih površina na Antarktiku.

Astronomska teorija ledenih doba je našla uporište i potvrdu u geologiji, biologiji i mnogim drugim disciplinama. 70-ih godina dvadesetog vijeka je projekat pod nazivom CLIMAP (Climate Mapping, Analysis and Prediction) potvrdio da je Milankovićeva teorija suštinski tačna. Milanković je smatrao da najveći uticaj ima nagib zemljine ose, te da se ciklusi ledenih doba ponavljaju na 41 000 godina. Kasnija istraživanja su pokazala da se ona jesu smjenjivala po tom ciklusu do poslednjih 800 000 godina a da se od tada, iz još nepoznatih razloga, ciklus produžio na 100 000 godina.

Ipak, NASA je zbog sve češćih pitanja da li smo zapravo žrtva Milankovićevih ciklusa pojasnila da ova teorija ipak ne može da objasni baš svaku promjenu u klimi naše planete. Naročito se ne može objasniti trenutni period veoma brzog zagrijevanja. Po njegovim proračunima osunčavanja, klima se mijenja u periodima od nekoliko destina hiljada godina, a sada svjedočimo značajnim promjenama koje se dešavaju za samo 100-150 godina. No ovdje nije loše napomenuti da je period koji mi gledamo samo sićušni dio na grafiku temperature u vremenskom razdoblju od nekoliko stotina hiljada godina. Zemlja je trenutno u interglacijalnom periodu, koji predstavlja period blaže klime između dva ledena doba i po Milankovićevim ciklusima trebala bi da se hladi, a ne zagrijeva, odnosno trebala bi da nastavi dugoročni trend hlađenja koji je počeo prije 6000 godina. Ipak, “male“ varijacije na grafiku temperature tokom poslednjih ledenih doba su uvijek bile prisutne, problem je u tome što je za period glacijacije 1000 godina malo i neznatno, ali za taj period proživi oko 40 generacija ljudi. Dakle, govorimo o relativnom i subjektivnom osjećaju vremena.

Kada jednom uloviš krupnu ribu, sitnije ti više nisu zanimljive. Radio sam 25 godina na svojoj teoriji osunčavanja, i sada kada je završena, ostao sam bez posla. Isuviše sam star da počnem rad na novoj teoriji, a teorije veličine kao ova koju sam završio, naprosto ne rastu na drveću.

Imao je naučni opus Milankovića i sitnijih riba od rada na polju trajnih klimatskih promjena. Široj javnosti je poznatija stvar njegov kalendar o čijoj preciznosti najbolje svjedoče brojevi. Dužina astronomske godine iznosi 365 dana, 5 časova, 48 minuta i 46 sekundi, a Milanković je postigao tačnost od 365 dana, 5 časova, 48 minuta i 48 sekundi. Samo 2 sekunde razlike. Poređenje sa „ckrvenim“ i „zvaničnim“ kalendarom je još impresivnije: julijanski kalendar gubi jedan dan svakih 128 godina, gregorijanski bez kašnjenja može da izdrži 3280 godina prije nego zaostane cijeli jedan dan a Milankovićev čak 28.800 godina u dan prati prirodni kalendar.

O veličini Milankovića možda najviše svjedoči i činjenica da je za razliku od nekih drugih velikana ovih prostora svjetsku slavu stekao kući. Nikola Tesla, Mihailo Pupin ili Ruđer Bošković su svoj rad ostvarili daleko od svojih zemalja, dok je Milanković cijeli svoj legat izgradio u Kapetan Mišinom zdanju Univerziteta u Beogradu. Neka ovaj tekst bude skroman doprinos popularizaciji velikana naše nauke, par dana nakon godišnjice rođenja ovog matematičara, astronoma, klimatologa, geofizičara, građevinskog inženjera i doktora tehničkih nauka.