Sklon zemské osy a jeho vliv na klima

Obyvatelnost planet je velmi komplexní. Není to jen o atmosféře a množství záření od hvězdy. Stabilní osa rotace je důležitá pro stabilitu klimatu.

Stabilita osy rotace

Zemská osa vykonává dva pohyby - precesi (P) a nutaci (N). U Země je to mezi 22,1 a 24,5 stupni v průběhu 41 000 let. Pokud by Země neměla Měsíc, mohla by se osa rotace Země vlivem precese pohybovat také o 60 stupňů.

Vliv měsíce

Měsíc je super. Vytváří nám krásné zatmění Slunce, způsobuje příliv, který sehrál důležitou roli při vzniku života a také stabilizuje zemskou osu. Náš Měsíc je označován jako stabilizátor zemské osy. Není ale měsíc jako měsíc. Pokud by měl měsíc podobnou hmotnost jako Plutův Charon, ale obíhal ve vzdálenosti našeho měsíce, měl by zanedbatelný vliv.

Planety bez měsíce

V případě, že planeta nebude mít žádný měsíc, bude mít nestabilita osy největší vliv na klima případné planety. Mars je podle autorů příkladem planety s nestabilní osou rotace. Sklon se mění mezi 10 a 60 stupni v průběhu 2 milionů let. Nestabilita osy Marsu mohla mít vliv na jeho pozdější neobyvatelnost a současnou podobu atmosféry.

Vícenásobné hvězdné systémy

Co to znamená pro obyvatelnost planet ve vícenásobných hvězdných systémech? Vědci vzali v nové studii nejbližší hvězdný systém od Slunce. Alfu Centauri tvoří tři hvězdy. Kromě trochu osamocené Proximy Centauri také dvě větší hvězdy, které obíhají okolo společného těžiště s periodou necelých 80 let. Autoři studie vzali hypotetickou planetu podobnou Zemi a umístili ji do obyvatelné zóny u menší z obou hvězdy - Alfy Centauri B. Vědce zajímal vliv Alfy Centauri A na sklon osy rotace planety. Vliv Alfy Centauri A na osu rotace hypotetické planety bude velký. Náš Měsíc je označován jako stabilizátor zemské osy, ale u planety v systému Alfy Centauri B by byl spíše na obtíž.

Čtěte také: Závěsné WC: montáž a sklon

Podle autorů je možné, že planety obíhající primární hvězdu mají stabilní osu, která se mění v průběhu času jen o pár stupňů, jako je tomu u Země. Pravděpodobnost, že tomu tak je, závisí na hmotnosti primární hvězdy. Stabilita sklonu osy tak bude záviset na hmotnosti a vzdálenosti obou hvězd, vlivu dalších blízkých planet, hmotnosti a vzdálenosti měsíce (jehož vliv může být zanedbatelný, pozitivní i negativní) a také na sklonu roviny oběžné dráhy planety vůči rovině binárního systému.

Vliv Marsu na Zemi

Počítačové simulace odhalily, že bez gravitačního působení Marsu by Země přišla o klíčové klimatické cykly s periodou 100 tisíc a 2,4 milionu let, které řídí střídání ledových dob. Mars má poloviční průměr naší planety a pouhých deset procent její hmotnosti. Logicky bychom mohli předpokládat, že jeho gravitační vliv na Zemi bude zanedbatelný.

Nová studie publikovaná v časopise Publications of the Astronomical Society of the Pacific však ukazuje pravý opak. „Věděl jsem, že Mars má na Zemi nějaký vliv, ale předpokládal jsem, že je nepatrný," přiznává Stephen Kane z Kalifornské univerzity v Riverside, hlavní autor studie. „Myslel jsem si, že jeho gravitační působení bude příliš slabé na to, aby se dalo pozorovat v geologické historii Země. Rozhodl jsem se proto ověřit své vlastní předpoklady."

Milankovičovy cykly

Klima naší planety se neřídí pouze slunečním zářením nebo skleníkovými plyny. Existují také takzvané Milankovičovy cykly - pravidelné změny v dráze a náklonu Země, které ovlivňují, kolik slunečního tepla dopadá na různé části planety v průběhu tisíciletí až milionů let.

Tyto cykly zahrnují tři hlavní složky: změny tvaru oběžné dráhy (excentricity), kolísání náklonu zemské osy (takzvané obliquity, česky sklon osy) a precesi rovnodenností. Společně určují, kdy ledové příkrovy postupují a kdy ustupují. Země prošla za svou 4,5 miliardy let dlouhou historii nejméně pěti velkými dobami ledovými v geologickém smyslu - ta poslední začala před přibližně 2,6 milionu let.

Čtěte také: Důležité aspekty sklonu odpadu umyvadla

Experiment se zmizením Marsu

Kaneův tým spolu s Paulem Vervoortem a Jonathanem Hornerem provedl počítačové simulace sluneční soustavy na škále desítek tisíc až milionů let. V různých scénářích měnili hmotnost Marsu od nuly až po desetinásobek jeho skutečné hodnoty a sledovali, co se stane s klimatickými cykly Země.

Výsledky byly překvapivé. Jeden z cyklů - s periodou přibližně 405 000 let zůstal stabilní bez ohledu na přítomnost Marsu. Dva další zásadní cykly však zcela zmizely, jakmile vědci z modelu odstranili Mars. Cyklus s periodou kolem 100 000 let, který výrazně ovlivňuje střídání ledových a meziledových období, se bez rudé planety neobjevil. Totéž platí pro takzvaný „velký cyklus" s periodou 2,4 milionu let.

„Když odstraníte Mars, tyto cykly zmizí," konstatuje Kane. „A když hmotnost Marsu zvýšíte, cykly se zkracují, protože Mars má silnější vliv."

Vzdálenost jako výhoda

Proč má tak malá planeta tak velký efekt? Odpověď souvisí s její polohou ve sluneční soustavě a dlouhodobou orbitální dynamikou.

„Čím blíže je planeta ke Slunci, tím více dominuje sluneční gravitace," vysvětluje Kane. „Protože Mars obíhá dále od Slunce než Země, má na nás větší gravitační vliv, než kdyby byl blíže."

Čtěte také: Sklon odpadu v kuchyni: Průvodce

Nejde však o to, že by Mars Zemi „tahal" silněji ve smyslu okamžité gravitační síly. Rozhodující je, že Mars posouvá dlouhodobé frekvence (takzvané g-módy) v planetárním systému, a tím mění spektrum Milankovičových cyklů. Právě tyto sekulární, tedy pozvolné rezonanční efekty v orbitální dynamice vysvětlují, proč planeta s pouhou desetinou hmotnosti Země působí „nad rámec své váhové kategorie".

Jedním z nejnečekanějších zjištění bylo, jak hmotnost Marsu ovlivňuje rychlost změn v náklonu zemské osy. Země je nyní nakloněna přibližně o 23,5 stupně a tento úhel se v čase mírně mění. Simulace ukázaly, že s rostoucí hmotností Marsu se rychlost těchto změn zpomaluje.

„Zvýšení hmotnosti Marsu má jakýsi stabilizační efekt na náklon naší osy," dodává Kane.

Důsledky pro hledání exoplanet

Výzkum má dalekosáhlé důsledky přesahující hranice naší planetární soustavy. Při hledání obyvatelných exoplanet se astronomové obvykle zaměřují na planety v takzvané obyvatelné zóně - oblasti kolem hvězdy, kde může na povrchu existovat kapalná voda.

Nová studie naznačuje, že samotná poloha nestačí. I malé vnější planety v jiných hvězdných soustavách by mohly tiše formovat klima světů, které by jinak mohly hostit život.

„Když se dívám na jiné planetární soustavy a najdu planetu o velikosti Země v obyvatelné zóně, planety dále v systému by mohly ovlivňovat klima této planety podobné Zemi," upozorňuje Kane.

Co kdyby Mars neexistoval?

Výsledky studie otevírají rovněž fascinující spekulace o historii života na Zemi. Ledové doby způsobily ústup lesů a rozšíření travnatých plání - změny, které podle evolučních biologů poháněly klíčové adaptace u našich předků, jako je vzpřímená chůze, používání nástrojů a sociální spolupráce.

„Bez Marsu by oběžné dráze Země chyběly zásadní klimatické cykly," zamýšlí se Kane. „Jak by vypadali lidé a ostatní zvířata, kdyby tam Mars nebyl?"

Na tuto otázku věda zatím nemá odpověď. Jisté však je, že rudá planeta - náš malý soused vzdálený v nejbližším bodě 55 milionů kilometrů - hraje v příběhu pozemského života mnohem větší roli, než si kdokoli donedávna uvědomoval.

Klimatické klasifikace

Klimatické klasifikace umožnují identifikaci (klasifikaci) jednotlivých typů podnebí na základě zjištěných hodnot klimatických prvků. Taková regionalizace klimatu podává přehled o generalizovaných a zákonitě vymezených oblastech. Základní klasifikační jednotkou je klimatické pásmo, ačkoli se ve školské geografii tradičně používá označení klimatický (podnebný) pás. Klimatická pásma můžeme v důsledku vnitřní heterogenity klimatických podmínek rozdělit na dílčí klimatické oblasti.

Klimatická pásma Země

• Klimatická solární pásma Země - se rozlišují na základě různého úhlu dopadu slunečních paprsků s ohledem na uvažovaný homogenní povrch Země a tedy odlišnou, ale v dané zeměpisné šířce stejnou insolaci. Lze tak rozlišit pět pásem: jedno tropické pásmo mezi obratníky, dvě mírná pásma mezi obratníky a polárními kruhy a dvě polární pásma mezi polárními kruhy a póly.
• Teplotní pásma Země - odrážejí skutečné rozložení teplot na heterogenním zemském povrchu. Zohledňují nejen hodnotu insolace, ale také rozložení pevnin a oceánů, všeobecnou cirkulaci atmosféry, cirkulaci mořských proudů atd. Na základě těchto aspektů je vymezeno jedno tropické pásmo ohraničené roční izotermou 20 °C, dvě mírná pásma vymezená roční izotermou 20 °C a izotermou 10 °C nejteplejšího měsíce, dvě pásma chladná rozkládající se mezi izotermami 10 °C a 0 °C nejteplejšího měsíce a dvě pásma věčného mrazu sahající za izotermu 0 °C nejteplejšího měsíce.
• Klimatická fyzická pásma Země - představují skutečná klimatická pásma Země, která jsou vymezena nejen na základě teplotních poměrů, ale zohledňují také rozložení srážkových úhrnů, charakter vegetačních formací, odlišnosti v cirkulaci vzduchu apod. Ve školské geografii se setkáváme s označením podnebné pásy.

Köppen-Geigerova klasifikace

Köppen-Geigerova klasifikace představuje ve světě nejpoužívanější klasifikaci klimatu. Její základ pochází od německého klimatologa Wladimira Köppena, který její první verzi publikoval již na sklonku 19. století. Následně představil několik dalších modifikací včetně té, na které spolupracoval s německým klimatologem Rudolfem Geigerem. Dnes se můžeme také setkat s jejími úpravami provedenými současnými klimatology. Konceptem Köppenovy klasifikace je předpoklad, že přirozená vegetace je nejlepším odrazem klimatu daného území. Proto zohledňuje Köppenovo vymezení klimatických zón/pásů výskyt konkrétního vegetačního pokryvu. V zásadě je však založena na hodnocení průměrné roční a měsíční teploty a srážkových úhrnů a sezónnosti srážek.

Köppen tak vymezil 5 hlavních skupin klimatu, které dále rozdělil na typy a podtypy.

Hlavní skupiny klimatu dle Köppen-Geigerovy klasifikace:

• Vlhké tropické klima (A) - Zabírá asi 19 % plochy Země. Chybí zde chladná roční období a je charakteristický konstantní teplotou vzduchu. Průměrné roční teploty vzduchu zde neklesají pod 18 °C a roční amplituda teploty nepřesahuje 6 °C. Tento typ klimatu se vyskytuje podél rovníku a jeho hranice se pohybuje mezi 5-10° zeměpisné šířky.
• Suché klima (B) - Zabírá asi 30,2 % povrchu Země. Je pro něj charakteristický stav, kdy je množství srážek menší než potenciální evapotranspirace.
• Mírně teplé klima (C) - Rozprostírá se na 13,4 % ploše Země a vyznačuje se značnou proměnlivostí počasí a silně vyvinutou cyklonální činností, střídáním čtyř ročních období a chladnou zimou bez pravidelné sněhové pokrývky.
• Mírně studené klima (D) - Zabírá 24,6 % povrchu Země a je vymezen izotermou −3 °C nejchladnějšího a 10 °C nejteplejšího měsíce. Obvykle se nachází ve vnitrozemí kontinentů, nebo na jejich východních pobřeží, a to severně od 40° severní zeměpisné šířky.
• Polární klima (E) - Rozkládá se na 12,8 % povrchu Země a je charakteristický nižší průměrnou teplotou nejteplejšího měsíce než 10 °C. Teplota vzduchu je tak většinou pod bodem mrazu a srážky většinou sněhové.

Tabulka: Klimatické pásma Země

tags: #sklon #zemské #osy #vliv #na #klima

Oblíbené příspěvky:

• Legislativa skládkování odpadu
• Marek Orko Vácha o Ekologii, Teologii a Knize Přírody
• Údržba sprchového koutu
• Vizuální kultura odpadkových košů
• Prosévání kompostu