Milutin Milanković i ledeno doba

Otprilike jedna dvijemilijardinka Sunčeve snage zračenja udara o treći planet sistema - Zemlju. Ta je dvijemilijardinka zanimala Milankovića.

Požutjele stranice skrivaju puno zaboravljenih znanja
Članak
0Komentari
Broj otvaranja5323


Rubrika Škrinjica donosi vam tekstove od prije nekoliko desetljeća, kao osvrt i podsjetnik na neka druga vremena u kojima su se ljudi također bavili znanošću ali malo drugačije negoli je to danas običaj. Odabrali smo tekstove koje su nekada pisali naši prijatelji i kolege od kojih smo učili kako se baviti znanošću, ali i kako bismo ih izvukli iz zaborava. Nadamo se da ćete uživati čitajući ih.

Tekstove je napisao ing. Damir Mikuličić, suradnik Zvjezdarnice, a objavljeni su u časopisu Čovjek i svemir broj 4, iz 1977-1978. godine.

(Opaska redakcije: ovaj je članak objavljen u reviji "Start" br. 211 od 23. II 1977.).

Godišnji klimatski ritam prirode tijekom mnogih ljudskih generacija ritmički ravnomjerno izmjenjuje ljeta i zime. Mi ne znamo hoće li za deset dana baš sjati Sunce, ali znamo da kod nas u kolovozu (augustu) ne pada snijeg. Klima. Arktički led, sparina tropa. Umjereni pojas. Britki vjetrovi tundre, omara Sahare. Velik planet Zemlja sa svojim raznolikostima. Senzacije tu zaista nema. Zašto govoriti o vremenu, klimi? - kao sat geografije pred školskom pločom. Senzacija je, ipak, kad suvremenici utvrde da je jedan naš čovjek, znanstvenik, imao pravo. Kad utvrde da je ispravno postavio teoriju o uzrocima periodičkih promjena klime na Zemlji. Prije pola stoljeća, beogradski je sveučilišni profesor, osječki gimnazijalac, rođen u Dalju 1879, bečki student tehnike Milutin Milanković - objelodanio knjigu "Matematička teorija toplinskih pojava uzrokovanih Sunčevim zračenjem". Ta je knjiga prevedena na sve svjetske jezike, citirana poslije u stotinama znanstvenih radova i jedna je od osnova cjelokupne klimatologije. Znanstveni svijet dobro zna tko je Milutin Milanković, iako smo ga mi u našoj svakodnevici možda malo i zaboravili, što je i razumljivo, jer Milanković se svakodnevicom nije bavio. Njegov je pogled pratio Zemlju i cijeli planetarni sistem po vremenskoj skali na kojoj su tisuće godina tek sekunde.

Jedna od najatraktivnijih znanstvenih tema je putovanje kroz prošlost. Ima ih više vrsta. Nas se ovdje tiče onaj itinerar koji siječe kroz Zemljine geološke ere, kroz planetarnu prošlost, kroz život globusa što se poput zvrka vrti oblijećući eonima oko Sunca, nemiran, na vjetrometini kozmičkih sila, s površjem razapetim između naprezanja magmatske unutrašnjosti i Sunčeva daha izvana. Zaboravljamo često tu činjenicu, pa ipak: Zemlja je samo i jedino - planetarna lopta. Milanković tu činjenicu nikad nije zanemarivao. Naprotiv, ona je bila osnova njegova cjelokupnog znanstvenog opusa. On je svojim duhovnim očima promatrao Zemlju iz svemira, još davno prije astronauta.

Naslovnica časopisa Čovjek i svemir broj 4, iz 1977/1978. godine
"S početka je išlo sve dobro. Prateći Sunčeve zrake po vasioni sve do planetskih atmosfera ja nisam naišao na stvarne poteškoće. Bezvazdušni međuplanetski prostor ne smeta ni najmanje prolazu Sunčevih zraka niti ih slabi ni rasipa. Ali kad stigoh u planetske atmosfere koje rasipaju i djelomično apsorbuju Sunčeve zrake, kao da zađoh u gust šiprag. U Zemljanim oblacima ja izgubih sasvim pravac i ne mogoh dalje. U to buknu Balkanski rat. Moja Dunavska divizija prolazila je preko Starca. Njene kolone puzale su kao zmije po strmim bokovima te planine. Prelaz je bio vrlo težak. Koristeći se tom stankom, odšetao sam do jedne doline kojom nije prolazila bujica vojske. Tu sam seo na meku mahovinu ispod jedne stare jove sa koje je, lepršajući se, otpadalo lišće, tiho i graciozno, kao da ne oseća oluju rata. Pred mojim zatvorenim očima proleteo je ceo moj život kao kakav film, odmotavan ogromnom brzinom. Posljednja njegova slika bila je beogradska železnička stanica. Pred njom se opraštaju svi ratnici sa svojim milima, a ja ni s kim. Ne ostavljam nikog iza sebe, samo jedan nerešeni problem. Ova scena me je potresla više nego što je bilo potrebno, ali je imala za posledicu da sam, posle nepuna dva sata, taman kad je naš artiljerijski puk prešao greben, i sam našao izgubljeni pravac svojem radu."

Poslije prvog svjetskog rata, nakon povratka u Beograd, Milanković objavljuje spomenutu knjigu na francuskome. Listamo je. Džungla matematičkih izraza, strog egzaktan račun, a prvi pogled - matematička knjiga iz koje nestručnjak uopće ne nazire o kakvom je epohalnom djelu riječ. Mnogo godina poslije, Milanković o tome piše: "Taj račun nije, do onog doba kad sam ja počeo da se njime bavim, niko izveo ni za našu Zemlju, a kamo li za ostale planete. Sve što je s ovim pitanjem imalo kakve veze a što sam ja pokupio iz knjižarnica i biblioteka celog sveta, stalo je u jedan odeljak mog kožnog portfeja. Zaista čudna pojava! Teorija kretanja nebeskih tijela, tj. nebeska mehanika, ispunila je moju veliku sobu, a teorija termičkih prilika na planet skim površinama nije bila još ni započeta."

Kao i svi veliki duhovi koji ulaze u novo, tako je i Milanković uočio pukotinu u dosadašnjem znanstvenom razmišljanju prethodnika i suvremenika. Astronomi su pratili mehanički hod neba i fizikalne procese na Suncu i zvijezdama. Meteorolozi su brinuli o mnoštvu podataka što su ih prikupljali po mnogobrojnim promatračkim stanicama pokušavajući iz tog šarolikog mozaika pročitati kakvu-takvu prognozu "vremena za sutra". Oni su gledali Sunce sa Zemlje, gledali i mjerili.

Milanković je napravio duhovni salto - do Sunca

Promatrao je naprezanja što ih gravitacione sile izvode u planetarnoj porodici. Kao povezane nevidljivim nitima za centralnu golemu masu Sunca, devet je planeta igralo zajedničko kolo, dolazilo u različite međusobne položaje i - neznatno u odnosu na Sunce, ali ipak nešto djelovalo jedno na drugo. Newtonov zakon gravitacije, doveden radovima Lagrangea, Laplacea, Le Verriera i plejade drugih do savršenstva, bio je Milankoviću matematički pilot kroz uzburkanost gravitacionog mora. A u svemu tome još ono što je, zapravo, Milankovića zanimalo: energija Sunca, njegovo zračenje što je strujalo s njega svuda uokolo u prostor. Otprilike jedna dvijemilijardinka Sunčeve snage zračenja udara o treći planet sistema - Zemlju. Ta je dvijemilijardinka zanimala Milankovića. Je li količina te energije uvijek ista? Ako nije, zašto se mijenja. Jer, geološki nalazi pokazuju da klima Zemlje nije bila uvijek ista. I kakva će biti "sutra"? Astronomsko "sutra" dakako, ne ono meteorološko.

Kovačnica globalne klime

Spustivši se po zrakama Sunca natrag na Zemlju, Milanković je mogao aterirati u razna doba. U posljednjih 600.000 godina, na primjer, u neko od četiri glacijalna razdoblja, ledena doba Gunz, Mindel, Riss, Wiirm, kad je prosječna temperatura na našim širinama bila ispod ništice, kad je vječni ledeni pokrov sezao do današnjega Londona i Kijeva, kad je led okovao toliko vode da je razina svjetskih mora bila niža 80 metara, kanal La Manche bio suh, a preko ono malo evropskog tla na kojemu nije bilo ni leda i snijega, bješnjeli su tundrama vjetrovi dižući oblake praporaste prašine. Glacijalna razdoblja smjenjivala su toplija interglacijalna, od toplog tercijara pa kroz zadnje, kvartarno razdoblje koje karakterizira pojava čovjeka na Zemlji, četiri je puta led putovao od sjevera prema jugu i tri puta se povlačio. Naši daleki preci, zajedno š cjelokupnim biljnim i životinjskim svijetom, pomicali su se po Zemlji kako im je diktirala klima.

A kovačnica je globalne klime, shvatio je prvi Milanković, u onim astronomskim zbivanjima, u onom plesu Zemlje oko Sunca, gdje i neznatna promjena položaja protagonista, promjena koja rezultira iz nove ravnoteže novog odnosa sila, izazove na površini Zemlje uzročno-posljedični lanac mnoštva faktora što se, jednom riječju, zovu jednostavno - klima. I ne samo u toku posljednjih 600.000 godina. Hladnoća je vladala i u tzv. pretkambrijsko doba, prije otprilike 500 milijuna godina, zatim u paleozojskoj eri, u epohi perma, prije 225 milijuna godina. Klimatske prilike još dublje u prošlost ne poznamo, ali sigurno je da je Zemlja upoznala razne temperaturne prilike koje su, zajedno s tektonskim i vulkanskim aktivnostima, brazdale uvijek iznova njezino lice. I, dakako, ovakva klima, kakva je danas, neće trajati dovijeka.

Što je izračunao Milanković? Njegov se model globalne klime na Zemlji zasniva na tri najvažnije varijable ("promjenljive"), na tri periodičke promjene kojima je podložan planet Zemlja:

1. Zemljina je os nagnuta sada prema ravnini njezine putanje oko Sunca (ekliptike) za 23 i pol stupnja (23,5°). Zbog tog nagiba imamo godišnja doba. Kad je sjeverna polukugla u takvom položaju prema Suncu da je priklonjena njemu, zračenje pada na nju okomitije i imamo ljeto. Pola godine poslije, kad je Zemlja na suprotnom kraju svoje staze, sjeverna je polukugla otklonjena od Sunca pa ovdje vlada zima. No, nagib osi prema ekliptici vremenom se mijenja, i to od 22° pa do 24,5°. Zemlja se neznatno njiše, klimave je osi, zanose je gravitacijske sile okoline. Veći nagib osi znači i veće temperaturne razlike između polarnih i ekvatorijalnih predjela. To pak izaziva cijeli niz kompliciranih klimatskih promjena, isparavanja, kretanja atmosfere, razmjene topline.

2. Zemlja putuje oko Sunca po stazi koja nije stalnog oblika. Općenito, to je elipsa čija se ekscentričnost mijenja od vrijednosti 0 (kad je kružnica) pa do vrijednosti 0,068 (kad je najizduženija elipsa), pa je tada razlika u udaljenosti od Sunca između točaka najbližih i najdaljih Suncu oko 20 milijuna kilometara. (Sada je ta razlika oko 2,5 milijuna km.) Zemlja, dakle, ne samo što "klima" svojom osi već i mijenja plesni korak oko Sunca i to zbog djelovanja planeta, ponajviše Jupitra.

3. Zemlja se vrti oko svoje osi i ponaša se kao svaki zvrk - njiše se, njezina os opisuje u prostoru stožac. Ova je pojava poznata u fizici kao precesija. Zbog nje početak proljeća (proljetni ekvinocij) ne pada stalno na isti dan nego se polako pomiče duž godine i vraća se opet u isti trenutak nakon 26.000 godina (To je tzv. "Platonova godina").
I tako, ove tri najvažnije promjene "drmaju" klimom našeg globusa. Prva promjena - nagib osi prema ekliptici - ima ciklus od 45.000 godina. Druga promjena (ekscentričnost staze) traje oko 92.000 godina. Treća - precesija - rekosmo, ima ciklus od 26.000 godina. Ovisno o međusobnom odnosu ta tri glavna faktora, mijenja se i ukupna godišnja količina topline što je Zemlja prima od Sunca. Promjena je neznatna i važnija je, zapravo, promjena u raspodjeli te topline na godišnja doba i na pojedine geografske širine. Ako su u stanovitom razdoblju nagib ekliptike, ekscentričnost staze, položaj proljetne točke takvi da su ljeta hladnija, postoje uvjeti za nastanak glaci jalnog doba, jer se zimi nagomilani snijeg ne stigne tijekom ljeta otopiti. Površina pod ledom se širi, polako iz stoljeća u stoljeće, iz tisućljeća u tisućljeće. Jer, Zemlja je vrlo osjetljiva i na sitne promjene temperature. Sada, srednja razlika u temperaturi između tropskih i polarnih predjela iznosi samo 15°C. Smatra se da je danas samo za 8°C toplije nego u posljednje ledeno doba, kad je debeo sloj leda prekrivao velike dijelove Evrope i Sjeverne Amerike. Klimatolozi procjenjuju da bi sniženje prosječne godišnje temperature za samo 3°C izazvalo ozbiljne poremećaje na planetarnom planu i možda ugrozilo gospodarstva mnogih naroda.

Najgore je u svemu to što povećanje ledenog pokrova ima tzv. akceleratorski karakter, tj. da "samo sebe hrani". Led, naime, djeluje kao zrcalo, odbija Sunčevo zračenje, pa jednom započet proces teče dalje u istome pravcu: više leda - manje primanja topline sa Sunca a to znači - još više leda, itd. Tek neki jači poremećaj, jače zatopljenje zbog povoljnijeg položaja Zemlje u odnosu na Sunce, može prekinuti taj put u ponor studeni, otapati jače led, dizati naoblaku koja sprečava povratak topline u svemir ("efekt staklenika"). I tada tek nastaje toplo razdoblje. Dakako, u prirodi su u sve to umiješani još i drugi faktori, od kojih je najvažniji pomicanje Zemljinih polova, odnosno ekvatora. Milanković se, na nagovor poznatog geologa Alfreda Wegenera, uhvatio ukoštac i s tim problemom. Izračunao je, na primjer, da se prije 300 milijuna godina Sjeverni pol Zemlje nalazio nekih tisuću kilometara jugozapadno od današnjeg Havajskog otočja...

Pobjeda Milankovićeva modela

Potvrda Milankovićevih računa nađena je sada, u toku Međunarodne oceanografske dekade, u sklopu koje se provodi opsežno istraživanje međusobnih utjecaja svjetskih oceana, atmosfere i tla, te zračenja sa Sunca. U sklopu toga je i projekt "Climap" u kojemu znanstvenici sa 17 evropskih i američkih sveučilišta proučavaju dugoročna kolebanja zemaljske klime i nastoje razviti modele za dugoročne prognoze. Kad su najnoviji nalazi iz geologije uspoređeni s Milankovićevim rezultatima, poklapanje je bilo začuđujuće. Istina, Milankovićev se model već i prije slagao s geološkim činjenicama. Godine 1926. na predavanju u Innsbrucku, tada jedan od vodećih svjetskih geologa, Wegener, završio je svoje predavanje riječima: "...Od najvećeg je značaja to što je Milanković dobio raščlanjivanje ledenih doba koje se poklapa s raščlanjivanjem što su ga geološkim putem izveli najpoznatiji istraživači ledenih doba Penc i Brickner na području Alpa. Četiri glavna nadiranja leda. Günz, Mindel, Riss i Wurm, ocrtavaju se jasno u Milankovićevoj krivulji..."

Danas Milanković ponovo uzbuđuje istraživače. Hays, Imbrie i Shackleton su, u svjetlu novih istraživanja, preispitali Milankovićev model. Pokazalo se da se krivulje promjene temperature u najvećoj mjeri poklapaju sa cikličkim promjenama u gibanjima Zemlje. U časopisu "Science" od prosinca 1976. oni objavljuju zaključak: "Vrlo je mala vjerojatnost da je uočena pravilnost slučajna." Prema njihovu mišljenju, promjene su Zemljinog gibanja "fundamentalni uzrok" globalnih klimatskih promjena na Zemlji. Milankovićev model odnio je pobjedu nad svim drugim modelima kojima se, na drugi način, pokušalo razjasniti planetarnu klimu. Spomenuti istraživači, oslanjajući se na Milankovića, prognoziraju nam slijedeće: Trend u idućih 20.000 godina vodi prema još većem rasprostiranju leda na sjevernoj polulopti i hladnijoj klimi. Znači li to, dakle, da smo sada samo u četvrtom interglacijalnom razdoblju, a ne na završetku glavnog kvartarnog ledenog doba kako misle neki klimatolozi. Milankovićeva teorija moćno je oruđe u analizi budućnosti, no premnogo je faktora u igri, potrebno je daljnje produbljavanje znanja da bismo bili sigurni kamo srlja Zemlja. Sigurno je jedno: leda će još biti. Kada - to je druga stvar. Na sreću, kozmička su zbivanja vrlo spora i njihov kronos, kao usporeni film kroz za ljudski vijek neshvatljivo dugo razdoblje mijenja tek malo-pomalo planetarne kulise u igrokazu ove naše protoplazme. Dotad će još mnogo generacija imati priliku da se pozabavi s prognozama o nastupajućem zahlađenju. Naš Milanković pokazao im je put.

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!