Каждые 405 тыс. лет орбита Земли удлиняется, что приводит к массовым вымираниям.
Ученые из Ратгерского университета пришли к выводу, что каждые 405 тыс. лет орбита Земли удлиняется, из-за влияния гравитации Юпитера и Венеры, что приводит к изменению климата на планете и массовым вымираниям, сообщает .
Цикл в 405 тыс. лет предсказали на основе расчетов движения планет и он охватывает приблизительно 215 млн лет. Также со степенью отклонения от окружности орбиты Земли связаны изменения в расположении магнитных полюсов планеты.
Подробные данные об изменениях в направлении магнитного поля ученые получили, после анализа отложений в рифтовом бассейне Ньюарк (штат Нью-Джерси, США) и осадочных пород в геологической формации Chinle Formation.
В полученных образцах были минералы циркона с вкраплениями магнетита, по которому можно судить о состоянии магнитного поля планеты.
Полученные результаты соответствовали теоретическим расчетам, что позволяет использовать цикл для более точного датирования происходящих на Земле событий, в том числе триасово-юрского вымирания, когда исчезло большое количество видов животных, освободив экологические ниши динозаврам.
Орбита Земли - траектория движения Земли вокруг Солнца на среднем расстоянии около 150 миллионов километров (152 098 238 км в афелии, 147 098 290 км в перигелии). Орбита имеет эллиптическую форму. Один оборот, так называемый сидерический год, продолжается 365,2564 суток. Орбита имеет длину более 940 миллионов км. Барицентр Земли совершает движение с запада на восток со средней скоростью 29,783 км/c или 107 218 км/ч.
Наклон оси вращения Земли - угол между плоскостями экватора небесного тела и его орбиты - равен 23,439281
Колебания орбиты Земли могут привести к новому ледниковому периоду – ученые
Орбита Земли периодически меняется из-за собственных колебаний планеты, а также сил гравитации. Это приводило к масштабным изменениям климата в прошлом и может повториться в будущем.
Ученые убеждены, что орбитальные вариации Земли, такие как колебания и наклонения планеты на ее оси вращения, а также ее ритмическое удлинение формы орбиты, влияют на форму морского дна на Земле.
Согласно докладу, озвученному специалистами по геологии из Гарвардского университета, ученые и раньше знали, что орбитальные колебания, провоцируемые гравитационным взаимодействием между Солнцем и планетами Солнечной системы, могут зачастую достигать таких масштабов, что это приводит к возникновению так называемых ледниковых периодов. На Земле это было минимум дважды.
Во время циклов ледникового периода значительная часть воды превращается в лед и потом перераспределяется между океанами. В конечном итоге лед обратно разогревается и превращается в воду, что может приводить к изменениям уровня мирового океана до 200 метров. Эти же циклы изменяют давление на океанское дно и провоцируют воздействие на магму Земли.
Теперь группа ученых из Гарварда также установила, что в реальности изменения морского дна происходят не только во время ледникового периода и после него, но и между ними. Согласно расчетам специалистов, колебания планеты напрямую влияют на количество океанической коры, которое может изменяться в толщине до 1 км. Также специалисты выявили, что изменение коры влечет за собой смещение океанических хребтов и близлежащих территорий.
Так, специалисты выявили, что пролив Хуан-де-Фука отделяющий юг острова Ванкувер от северо-западной части штата Вашингтон в северной части Тихого океана, был создан как раз за счет движения дна в межледниковый период. Его длина составляет 153 км. Он находился в процессе формирования последний 1 млн лет и именно орбитальные колебания поспособствовали его появлению в нынешнем виде.
Ученые, бурящие древние скалы в пустыне Аризоны, говорят, что они зафиксировали постепенный сдвиг на орбите Земли, который повторяется каждые 405 000 лет, играя роль в естественных колебаниях климата.
Астрофизики давно выдвинули гипотезу о том, что цикл существует на основе расчетов небесной механики, но авторы нового исследования нашли первые проверяемые физические доказательства.
Они показали, что цикл был стабильным на протяжении сотен миллионов лет, начиная с появления динозавров и до сих пор действует. Исследование может иметь последствия не только для изучения климата, но и для нашего понимания эволюции жизни на Земле и эволюции Солнечной системы.
Ученые в течение десятилетий полагали, что орбита Земли вокруг Солнца меняется от почти круглой до примерно на 5 процентов эллиптической и обратно каждые 405 000 лет. Считается, что сдвиг обусловлен сложным взаимодействием с гравитационными влияниями Венеры и Юпитера вместе с другими телами Солнечной системы, поскольку они все вращаются вокруг Солнца.
Астрофизики полагают, что математический расчет цикла надежный на срок до 50 миллионов лет, но после этого проблема становится слишком сложной, потому что слишком много факторов приходится учитывать.
«Существуют и другие, более короткие, орбитальные циклы, но когда вы смотрите в прошлое, очень сложно узнать, с чем вы имеете дело в каждый момент времени, потому что все постоянно меняется», — сказал ведущий автор работы Деннис Кент, эксперт в палеомагнетизме в Обсерватории Земли Ламонт-Доэрти в Колумбийском университете и Университете Рутгерса.
Новые доказательства лежат в пределах 500-метровых скальных пород, которые Кент и его соавторы пробурили в Национальном парке в Аризоне в 2013 году, а также более ранние глубинные ядра из пригорода Нью-Йорка и Нью-Джерси. Аризонские породы, были образованны во время позднего триаса, между 209 миллионами и 215 миллионами лет назад, когда область была покрыта извилистыми реками, которые закладывали осадки пород. Примерно в это же время начали развиваться ранние динозавры.
Ученые изучали породы Аризоны, анализируя вкрапленные слои вулканического пепла, содержащие радиоизотопы, которые распадаются с предсказуемой скоростью. В пределах осадков они также обнаруживали неоднократные развороты полярности магнитного поля планеты. Затем группа сравнила эти данные с ядрами Нью-Йорка и Нью-Джерси, которые проникли в старые озера и почвы, в которых сохранялись признаки чередования влажных и сухих периодов в истории Земли.
Кент и Олсен уже давно утверждают, что изменения климата, проявленные в скалах Нью-Йорка и Нью-Джерси, контролировались 405-тысячным циклом. Однако там нет слоев вулканического пепла для установления точных дат. Но эти ядра действительно содержат развороты полярности, подобные тем, которые были обнаружены в Аризоне.
Объединив два набора данных, команда показала, что оба места менялись в одно и то же время, и что интервал в 405 000 лет действительно является своего рода основным контроллером над колебаниями климата. Палеонтолог Пол Олсен, соавтор исследования, сказал, что цикл не меняет климат напрямую; скорее, он усиливает или ослабляет последствия более коротких циклов, которые действуют более непосредственно.
Планетарные движения, которые стимулируют климатические колебания, известны как циклы Миланковича, названные по имени сербского математика, который разработал их в 1920-х годах. Они состоят из 100 000-летнего цикла в эксцентриситете орбиты Земли, подобно большому 405 000-летнему колебанию; 41 000-летний цикл в наклоне земной оси относительно ее орбиты вокруг Солнца; и 21 000-летний цикл, вызванный колебанием оси планеты. Вместе эти изменения меняют пропорции солнечной энергии, достигающей Северного полушария, и это, в свою очередь, влияет на климат.
В 1970-х годах ученые показали, что циклы Миланковича приводили к повторному потеплению и охлаждению планеты и, таким образом, к появлению и прекращению ледникового периода за последние несколько миллионов лет.
Но они все еще спорят о несоответствиях в данных за этот период, а также о взаимоотношениях циклов с растущим и понижающимся уровнями углекислого газа с одной стороны, а с другой — очевидным основным климатическим контролем. Понимание того, как все это работало в более отдаленном прошлом, еще сложнее. Во-первых, частоты более коротких циклов почти наверняка изменились с течением времени, но никто не может точно сказать, на сколько.
С другой стороны, циклы постоянно влияют друг на друга. Иногда некоторые не совпадают по воздействию с другими, и они склонны отменять друг друга; либо несколько циклов могут выстраиваться в линию друг за другом, чтобы инициировать внезапные, радикальные изменения. Выполнение расчета того, как все они могут соединиться друг с другом, становится еще сложнее, если мы хотим заглянуть дальше во времени.
Кент и Олсен говорят, что каждые 405 000 лет, когда орбитальный эксцентриситет находится на пике, сезонные различия, вызванные более короткими циклами, становятся более интенсивными; лето жарче, а зима холоднее; сухой период еще суше, дождливый еще более влажным.
Противоположностью будет время 202 500 лет спустя, когда орбита Земли будет самой круглой. Во время позднего триаса, по непонятным причинам, была намного теплее, чем сейчас, спустя многие циклы, и оледенения практически не было. Затем цикл 405 000 лет проявился в чередующихся влажных и сухих периодах. Осадки достигли пика, когда орбита была наиболее эксцентричной, создавая глубокие водные пространства, которые оставили слои черного сланца в восточной части Северной Америки. Когда орбита была наиболее близка к окружности, они иссякли, оставив более легкие слои почвы.
Кент и Олсен говорят, что из-за всех конкурирующих факторов еще многое предстоит узнать. «Это действительно сложный материал, — сказал Олсен. «Мы используем в основном те же самые виды математики, что и для отправки космических кораблей на и, конечно же, это работает. Но как только вы начнете распространять межпланетные движения назад во времени, чтобы выяснить влияние на климат, вы не сможете утверждать, что точно понимаете, как все это работает». По его словам, метрономический ритм 405-тысячного цикла может помочь исследователям разобраться в этом непростом деле.
Если вам интересно, Земля в настоящее время находится в почти круговой части 405 000-летнего периода. Что это значит для нас? «Наверное, ничего особо заметного», — говорит Кент. «Все это довольно далеко в списке многих других факторов, которые могут повлиять на климат во времени, который имеет для нас значение». Дэннис Кент указывает, что, согласно теории Миланковича, мы должны быть на пике тенденции потепления в 20-тысячном цикле, который закончился последним ледниковым периодом; Земля может в конце концов снова начать охлаждение в течение тысяч лет и, возможно, затем наступит новый ледниковый период.
Больше информации: Dennis V. Kent el al., «Empirical evidence for stability of the 405-kiloyear Jupiter–Venus eccentricity cycle over hundreds of millions of years,» PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1800891115
Существует много кинофильмов о катастрофах. Мы знаем, что нас ждёт, если астероиды полетят на планету, если приливные волны обрушатся на Нью-Йорк или если круизный лайнер вдруг перевернётся и/или подвергнется нападению морского чудовища.
К сожалению, сосредоточив наше внимание на этих маловероятных бедствиях, режиссеры фильмов пренебрегли совершенно невероятными катастрофами.
Что произойдёт, если Луна исчезнет?
Что произойдёт, если Луна просто перестанет существовать? Первый природный феномен, который прекратит действовать – это приливы и отливы. Океанские приливы и отливы происходят из-за действия силы притяжения между Землёй и Луной, их движения друг относительно друга. Внезапное исчезновение Луны полностью перевернёт эту систему. Какое-то движение будет происходить. Волны по-прежнему будут катиться на западные побережья материков благодаря вращению Земли.
Или, по крайней мере, это будет поначалу, так как происходящее на Земле станет непредсказуемым. Лишившись Луны, Земля начнёт двигаться неустойчиво, как детская игрушка юла, которая, теряя скорость вращения, раскачивается, но ещё не падает. Это будет ужасная качка! Земля будет двигаться то, вращаясь перпендикулярно плоскости своей орбиты (другими словами, одно из полушарий, южное или северное всё время будет находиться на солнечной стороне, тогда как другое полушарие будет пребывать в постоянной темноте), то, вращаясь практически параллельно плоскости орбиты (что приведёт к исчезновению смены времён года, так как все дни будут длиться одинаково долго).
Несущая смерть прецессия (колебание оси вращения Земли; прим. mixednews) будет продолжаться достаточно долго, чтобы убить последних оставшихся в живых людей. Пока она будет длиться, скучать нам не дадут обычные природные бедствия. Луна оказывает гравитационное воздействие как на сушу, так и на море, а, по мнению некоторых, она является причиной движения материков.
В результате произойдёт всплеск активности вулканов и землетрясений. В то же время все растения и животные, чьи периоды размножения и миграции зависят от лунного цикла, полностью придут в замешательство. Шок у популяций рыб, птиц и насекомых вызовет деформации в локальных экологических системах и приведёт к голоду и распаду общества.
К тому же, ночи будут темнее — и ещё труднее будет видно.
Что произойдёт, если Земля перестанет вращаться?
Насколько важно вращение Земли вокруг своей оси? На протяжении веков никому дела не было, вращается ли она вообще.
Что именно произойдет, зависит от того, как быстро Земля перестанет вращаться. Если она прекратит вращение мгновенно, всё, что не будет закреплено на ней, улетит на восток. (Всё, что будет закреплено, вероятно, расколется на две части). Выживание будет зависеть от того, насколько близко вы будете к полюсу (так если на экваторе вас унесёт на восток со скоростью почти 1610 км/ч, то чем ближе к полюсам, тем меньше будет скорость).
Если вращение Земли будет замедляться на протяжении нескольких недель, больше людей переживёт начинающуюся потерю силы движения. Для них было бы лучше точно рассчитать, в каком положении произойдёт остановка Земли и мчаться со всех ног к границе между светом и темнотой. Прекращение вращения Земли означало бы конец смены дня и ночи. Полмира была бы постоянно обращена к солнцу, а вторая половина погрузилась бы в вечный мрак.
Одно небольшое, но очень интересное последствие остановки вращения Земли: всё на планете немного потяжелеет. Вращение земли подвергает нас воздействию центробежной силы – постоянному выталкиванию наружу, подобному тому, какое мы ощущаем сидя в автомобиле, когда тот резко поворачивает. Эта направленная наружу сила уменьшает наш «вес» примерно на сто сорок два грамма с каждых сорока пяти килограммов веса. Если нас не унесёт по воздуху, нам будет труднее, чем когда-либо, передвигаться и перемещать предметы на Земле.
Действие центробежной силы больше всего ощущается на экваторе. И это ощущает не только человек, но и вода. Так как центробежная сила противодействует силе тяжести, вода на экваторе скапливается выше. В средней части Земли существует выпуклость воды, которая при остановке вращения Земли ликвидируется спадом уровня воды, которая потечёт по направлению к полюсам. Если она не замёрзнет и поток будет стремительным, вода затопит огромные территории мира к северу и югу, при этом обнажив землю в районе экватора.
Поэтому, если хотите выжить, направляйтесь к средней части планеты.
Что произойдёт, если орбита Земли значительно изменится?
Это зависит от того, как резко изменится орбита. Зона, пригодная для существования жизни в нашей солнечной системе, располагается в пределах между ста сорока двух миллионов километров и двухсот четырёх целых четырёх десятых миллионов километров от Солнца. Так как сейчас мы находимся на расстоянии почти 150 миллионов километров от светила, то становится ясным, что мы бы предпочли отдалиться, а не приблизиться, если бы выбор был за нами.
Трудно представить, чтобы можно было отклониться от курса на восемь миллионов километров, но из всех маловероятных катаклизмов, этот наиболее возможен. Кажется, что прошлые массовые вымирания были связаны с переменами в климате, вызванными изменениями в земной орбите. Более низкие температуры и разное количества выпадающих осадков приводят к изменению растительности и условий обитания, что вызывает гибель млекопитающих, от крупных видов до грызунов. Конца света не предвидится. Люди находчивы и что-нибудь придумают.
И это изменение несёт одновременно некоторые надежду и страх. Движение Земли не столь стабильно, как можно предположить. За всё время своего существования Земля поочередно движется вокруг солнца то по эллипсу, то по окружности. Наклон земной оси колеблется между 22,1 и 24.5 градусов (гораздо слабее, чем если бы она потеряла Луну).
Около 23 миллионов лет назад, Земля совершала ход вокруг Солнца строго по окружности, и её ось имела незначительный наклон. Учёные говорят, что в результате такого вращения времена года были благоприятными, разность между максимальными и минимальными температурами была незначительной, а изменение формы ледяного покрова над Антарктидой, возможно, воспрепятствовало распространению глобального потепления.
Такие обнадеживающие новости в настоящее время серьезно воспринимаются астрономами. Некоторые предлагают использовать гравитационное притяжение астероидов, чтобы вывести Землю на лучшую орбиту. Это могло бы разрешить все наши проблемы изменения климата! Есть только одно «но»: мы можем потерять Луну.
МОСКВА, 7 мая - РИА Новости. Гравитационные взаимодействия с Юпитером и Венерой заставляют орбиту Земли сжиматься и вытягиваться каждые 405 тысяч лет уже более 215 миллионов лет, выяснили геологи, опубликовавшие статью в журнале PNAS .
"Это ошеломительное открытие - мы подозревали, что этот цикл мог существовать на протяжении примерно 50 миллионов лет, но мы выяснили, что он работает уже как минимум 215 миллионов лет. Теперь мы можем связать и уточнить то время, когда происходили различные изменения климата, массовые вымирания, появились и исчезли динозавры, млекопитающие и другие животные", — заявил Деннис Кент (Dennis Kent) из университета Ратгерс (США).
Сегодня Земля вращается вокруг Солнца по слегка вытянутой орбите, удаленной от светила почти на 150 миллионов километров. Ее перигелий - ближайшая к Солнцу точка - находится примерно на 5 миллионов километров ближе к звезде, чем афелий, самая далекая точка. Благодаря этому зимы в южном полушарии бывают чуть более суровыми, чем на северной половине, а лето - более жарким.
В прошлом, как предполагают ученые, орбита Земли могла быть более вытянутой, что могло резко менять климат планеты, делая его более экстремальным, а также вызывать вымирания и масштабные перестройки экосистем. Подобные изменения, как показывают расчеты геологов и астрофизиков, должны были происходить в результате взаимодействия нашей планеты с Юпитером и прочими газовыми гигантами.
Примерно два десятилетия назад, как отмечает Кент, он заметил, что гравитационные взаимодействия Юпитера, Земли и Венеры должны были особым образом менять орбиту нашей планеты, сжимая или растягивая ее примерно на 1% каждые 405 тысяч лет. Его расчеты показывали, что подобный цикл смены орбит должен быть чрезвычайно стабильным и он должен был существовать как минимум со времен кайнозоя.
Геологи выяснили, что переворачивает магнитные полюса Земли Швейцарские и датские геологи полагают, что магнитные полюса периодически меняются местами из-за необычных волн внутри жидкого ядра планеты, периодически перестраивающих его магнитную структуру при движении от экватора к полюсам.Подобные необычные свойства этого цикла, а также отсутствие других долгосрочных колебаний орбиты, заставили Кента и его коллег искать их возможные следы в породах Земли, в которых часто "отпечатываются" следы магнитного поля планеты, заточенные в кристалликах железосодержащих пород.
Пять лет назад авторы статьи проводили раскопки на территории Аризоны, где залегают породы, сформировавшиеся примерно 215-210 миллионов лет назад, в конце триасового периода. В то время на Земле начали появляться первые предки динозавров, а господствовавшие до этого звероящеры и двуногие "мегакрокодилы" высотой в два метра начали постепенно вымирать.
В этих породах им удалось найти целый пласт отложений вулканического пепла и других магматических пород длиной в полкилометра, в которых сохранились следы сдвигов магнитной оси планеты. Проанализировав их, геологи осознали, что имеют дело с тем же орбитальным циклом длиной в 405 тысяч лет.
Этот цикл, как заявляют Кент и его коллеги, необычным образом влиял на климат планеты в то время. В те времена, когда орбита Земли максимально вытягивалась, уровень осадков на территории будущей Северной Америки заметно повышался, а в эпоху "круглой" орбиты он был заметно меньше. Это, как считают ученые, должно было достаточно сильно влиять на эволюцию жизни и геологии нашей планеты.
Сейчас Земля, как отмечают ученые, находится в "круглой" фазе этого цикла. Его влияние, с другой стороны, на климат планеты в краткосрочном плане будет минимальным, так как текущие выбросы СО2 и более короткие и яркие циклы Миланковича, связанные с "качанием" оси вращения Земли, влияют на температуры гораздо сильнее, и поэтому подобные "сдвиги орбит" не вызывают серьезных опасений.