Povijest astronautike, kao i svake druge industrije, sadrži primjere genijalnih rješenja kada se željeni cilj postigao na lijep i neočekivan način. SSSR/Rusija nisu imali sreće s dostupnošću geostacionarne orbite. Ali umjesto da ga dosegnu težim raketama ili pokušaju smanjenja mase korisnog tereta, programeri su došli na ideju korištenja posebne orbite. Naša današnja priča govori o ovoj orbiti i satelitima koji je još koriste.
Fizika
Govoreći o geostacionarnim i visoko eliptičnim orbitama, potrebno je zapamtiti takav koncept kao orbitalna inklinacija. U ovom slučaju inklinacija orbite je kut između ravnine Zemljinog ekvatora i ravnine orbite satelita:
Ako poletimo s kozmodroma i počnemo ubrzavati prema istoku, rezultirajuća orbita imat će inklinaciju jednaku geografskoj širini kozmodroma. Ako počnemo ubrzavati, skrećući prema sjeveru, tada će rezultirajući nagib biti veći. Ako mi, misleći da bi to trebalo smanjiti nagib, počnemo ubrzavati prema jugoistoku, dobivena će orbita također imati veći nagib od naše geografske širine. Zašto? Pogledajte sliku: kada ubrzavamo prema istoku, najsjevernija točka projekcije orbite (plava linija) bit će naš kozmodrom. A ako ubrzamo prema jugoistoku, tada će najsjevernija točka projekcije rezultirajuće orbite biti sjeverno od našeg kozmodroma, a nagib orbite bit će veći od zemljopisne širine kozmodroma:
Zaključak: prilikom lansiranja svemirske letjelice početni nagib njezine orbite ne može biti manji od geografske širine kozmodroma.
Da biste ušli u geostacionarnu orbitu (0° inklinacije), morate vratiti inklinaciju na nulu, ali to zahtijeva dodatno gorivo (fizika ovog procesa - ). Kozmodrom Bajkonur ima geografsku širinu od 45°, a s obzirom da istrošeni raketni stupnjevi ne bi smjeli pasti u Kinu, rakete se lansiraju prema sjeveroistoku rutama s nagibom od 65° i 51,6°. Kao rezultat toga, četverostupanjska lansirna raketa 8K78, koja je lansirala jednu i pol tonu na Mjesec i gotovo tonu na Mars, mogla je lansirati samo ~100 kg u geostacionarnu orbitu. U ranim 60-ima nijedna država nije mogla smjestiti punopravni geostacionarni komunikacijski satelit u takvu masu. Morali smo smisliti nešto drugo. U pomoć su priskočili orbitalni mehaničari. Što je satelit na većoj nadmorskoj visini, to se sporije kreće u odnosu na Zemlju. Na visini od 36.000 km iznad ekvatora, satelit će stalno lebdjeti iznad jedne točke na Zemlji (to je ideja na kojoj radi geostacionarna orbita). A ako satelit stavimo u orbitu koja je izdužena elipsa, tada će se njegova brzina jako promijeniti. U periapsisu (točka orbite najbliža Zemlji) letjet će vrlo brzo, ali će u području apoapsis (točka orbite najudaljenija od Zemlje) praktički lebdjeti u mjestu nekoliko sati. Ako putanju satelita označite točkama u razmacima od jednog sata, dobit ćete sljedeću sliku:
Osim što će biti gotovo nepomičan, na velikoj nadmorskoj visini satelit će vidjeti ogromno područje našeg planeta i moći će omogućiti komunikaciju između udaljenih točaka. Veliki nagib orbite značit će da čak ni na Arktiku neće biti problema s prijemom signala. A ako odaberete inklinaciju blizu 63,4°, tada će gravitacijske smetnje sa Zemlje biti minimalne, a vi možete biti u orbiti bez ikakve korekcije. Tako je rođena Molniya orbita sa sljedećim parametrima:
- Pericentar: 500 km
- Apocentar: 40 000 km
- Nagib: 62,8°
- Period optjecaja: 12 sati
Utjelovljenje u željezu
Raketa 8K78 mogla je lansirati čak 1600 kg u visoko eliptičnu orbitu. Za programere je to bila sreća - bilo je moguće napraviti moćan satelit s velikim mogućnostima i istovremeno "obrisati nos" Amerikancima, čiji komunikacijski sateliti nisu prelazili 300 kg mase. Rezultirajući uređaj bio je impresivan svojim karakteristikama:
Satelitska oprema uključivala je tri repetitora snage 40 W i dva rezervna snage 20 W, a struju za njih proizvodili su solarni paneli ukupne snage jedan i pol kilovat. Za prijem i prijenos podataka korištene su dvije kontrolirane parabolične antene promjera 1,4 metra. Uređajem je upravljao tranzistorski programsko-vremenski uređaj, praotac modernih računala, a orijentaciju je podržavao jedinstveni žiroskop s tri snage.Upravljački sustav implementirao je složene algoritme za modove leta s orijentacijom u tri osi. Na mjestu rada uređaj je održavao stalnu orijentaciju solarnim panelima prema Suncu, prateći Zemlju kontroliranim glavnim antenama. Nakon što je završio radni dio, uređaj je rotirao prema infracrvenim vertikalnim podacima dok nije zauzeo položaj paralelan s vektorom orbitalne brzine u pericentru. U području periapsisa, prema naredbama pohranjenim u memoriji, mogao je korigirati orbitu.
Pogled odozgo, konus pogonskog sustava i cilindri s kuglicom komprimiranog dušika za sustav kontrole položaja jasno su vidljivi
Pogled odozdo, vidljivi solarni paneli, senzorska jedinica na kraju i antene
Pretpostavljalo se da će radni vijek uređaja premašiti jednu godinu, što je u to vrijeme bila fantastična brojka. Uređaj je nazvan "Molniya", a gledajući unaprijed, recimo da se pokazao toliko epohalnim da su i orbita i raketa-nosač 8K78 nazvani u njegovu čast.
iskorištavanje
Lansirna raketa "Molniya-M", potomak LV "Molniya"
U to vrijeme početak nije mogao biti lak. Dana 4. lipnja 1964. prva Molniya nije stigla u orbitu zbog kvara na lansirnoj raketi. Dana 22. kolovoza 1964. drugo vozilo uspješno je lansirano u orbitu blisku projektiranoj. Ali ovdje je problem - obje glavne antene, koje su trebale duplirati jedna drugu, nisu se otvorile. Istragom je utvrđeno da je tijekom ispitivanja otkriveno oštećenje izolacije kabela na jednoj od antena, a antenske šipke su, prema odluci projektanta, dodatno omotane vinil kloridnom trakom. U svemiru, u sjeni solarnih panela, traka se smrznula, a opruge, koje su već bile teško otvoriti antene, nisu mogle nadvladati smrznutu plastiku. Druga Molnija je izgubljena. Za budućnost je problem bilo lako riješiti; opruge na šipkama antene zamijenjene su elektromotorima, koji su zajamčeno potpuno otvorili antene. Konačno, 23. travnja 1965., treća Molniya je uspješno porinuta i pokazalo se da je potpuno operativna. Uslijedio je nervozan trenutak kada se glavni relej nije htio uključiti prvi put, no nakon nekoliko zamornih minuta neprekidnog slanja naredbi sa Zemlje za uključivanje repetitora, konačno se uključio. Uspostavljena je komunikacija između Moskve i Vladivostoka preko prvog sovjetskog relejnog satelita:
Prva televizijska snimka emitirana pomoću Molnije
Velika snaga signala značila je da nisu potrebne velike antene za njegov prijem; relativno mali Orbit paviljoni počeli su se graditi diljem zemlje:
Mreža satelitskih radiodifuznih postaja brzo je pokrila sjeverne i istočne dijelove SSSR-a:
A satelitska televizija, od tehničkog čuda, brzo je postala uobičajena; predsjednik regionalnog odbora za Daleki istok odmah je najavio da će se u slučaju problema s emitiranjem programa žaliti osobno Brežnjevu. Do 1984. broj stanica Orbita premašio je stotinu, čime je sovjetska satelitska TV postala dostupna čak iu malim gradovima. Postaje su prenijele moskovski signal lokalnom televizijskom centru, koji je zauzvrat opsluživao veliko područje.
Prvi Molniya sateliti nisu uspjeli premašiti životni vijek od jedne godine. Zbog činjenice da je satelit letio kroz radijacijske pojaseve četiri puta dnevno, solarni paneli počeli su brzo propadati. Prva "Munja" uspjela je preživjeti od travnja do studenog. Dizajnu satelita dodani su pomoćni solarni paneli, koji su po potrebi raspoređeni nakon degradacije glavnih. Već je "Molniya" br. 7 mogla aktivno postojati od listopada 1966. do siječnja 1968. Za sovjetske satelite to je bilo jako dugo.
"Munja" je razvijena u dizajnerskom birou S.P. Korolev, a već 1965. proizvodnja je počela biti prebačena u Krasnoyarsk "podružnicu br. 2" pod vodstvom Mihaila Rešetnjeva. Time je započela slavna povijest poduzeća, sada poznatog kao JSC ISS po imenu. Akademik Rešetnjev. Uređaji Molniya aktivno su se razvijali. Parabolična antena zamijenjena je četveroheliksnom:
Zanimljiva snimka testa i priča o anteni s četiri spirale:
Dodatni solarni paneli
Uređaji su se prebacili na centimetarski raspon valnih duljina, naučili emitirati ne u cijeloj zemlji, već u pojedinim vremenskim zonama, broj komunikacijskih kanala i njihov kapacitet stalno su se povećavali. S vremenom se Molniyas prestao koristiti za civilno televizijsko emitiranje i postao je uglavnom vojni komunikacijski satelit. Posljednji uređaj iz obitelji Molniya, Molniya-3K, lansiran je 2001. godine.
Danas i sutra
Civilno TV emitiranje u SSSR-u/Rusiji s vremenom se preselilo u geostacionarnu orbitu. Pojavila se nosivost rakete Proton koja je počela lansirati satelite na geostacionarnu stanicu 1975. Paviljon Orbit zahtijevao je dvanaestmetarsku pokretnu antenu i bio je inferioran satelitskim "tanjurima", koji se sada nalaze posvuda. Sateliti Molniya okončali su svoje živote. Ali Molniya orbita nije umrla. Tražen je za naše visoke geografske širine, a sada na njemu lete komunikacijski sateliti Meridian, a od 2012. u tijeku je razvoj arktičkog meteorološkog sustava. Jedinstvena svojstva orbite koriste se i u inozemstvu - američki vojni satelit NROL-35, vjerojatno povezan sa satelitima sustava za upozoravanje na raketni napad i lansiran u prosincu 2014., lansiran je u orbitu Molniya. Tko zna, možda je munja u djevojčinim rukama na amblemu misije nagovještaj naziva orbite?
Varijantu orbite Molniya, orbitu Tundra s apocentrom od 46-52 tisuće kilometara i orbitalnim periodom od jednog dana, koriste tri radijska satelita Sirius XM i japanski navigacijski sustav QZSS.
U budućnosti, orbita Molniya neće biti zaboravljena. Geostacionarna orbita je preopterećena; alternativno, sateliti se mogu početi kretati u visoko eliptične orbite. Pa čak i izvan Zemlje, izum sovjetske balistike mogao bi pronaći primjenu: u projektu misije s ljudskom posadom na Mars HERRO, predlaže se korištenje analogne orbite Molniya za upravljanje robotima na površini u stvarnom vremenu.
Postoje 3 opcije za izlazak iz orbite - prelazak na novu orbitu (koja zauzvrat može biti bliže ili dalje od Sunca, ili čak biti jako izdužena), pad u Sunce i napuštanje Sunčevog sustava. Razmotrimo samo treću opciju, koja je, po mom mišljenju, najzanimljivija.
Što se više udaljavamo od sunca, bit će manje ultraljubičastog svjetla dostupnog za fotosintezu, a prosječna temperatura na planetu padat će iz godine u godinu. Biljke će prve stradati, što će dovesti do velikih poremećaja u prehrambenim lancima i ekosustavima. A ledeno doba će doći vrlo brzo. Jedine oaze s više ili manje uvjeta bit će u blizini geotermalnih izvora i gejzira. Ali ne zadugo.
Nakon određenog broja godina (usput, više neće biti godišnjih doba), na određenoj udaljenosti od sunca, počet će neobične kiše na površini našeg planeta. Bit će to kiše kisika. Ako budete imali sreće, možda padne snijeg od kisika. Ne mogu sa sigurnošću reći hoće li se ljudi na površini moći prilagoditi tome - neće biti ni hrane, čelik će u takvim uvjetima biti previše krhak, pa je nejasno kako doći do goriva. površina oceana će se smrznuti do znatne dubine, ledena kapa zbog širenja leda pokrit će cijelu površinu planeta osim planina - naš planet će postati bijel.
Ali temperatura jezgre i plašta planeta neće se promijeniti, pa će ispod ledene kape na dubini od nekoliko kilometara temperatura ostati prilično podnošljiva. (ako iskopate takav rudnik i osigurate mu stalnu hranu i kisik, možete čak i živjeti tamo)
Najsmješnije je u morskim dubinama. Gdje ni sada tračak svjetlosti ne prodire. Tamo, na dubini od nekoliko kilometara ispod površine oceana, postoje čitavi ekosustavi koji apsolutno ne ovise o suncu, o fotosintezi, o sunčevoj toplini. Ima svoje cikluse tvari, kemosintezu umjesto fotosinteze, a potrebnu temperaturu održava toplina našeg planeta (vulkanska aktivnost, podvodni topli izvori i sl.) Budući da je temperatura unutar našeg planeta osigurana njegovom gravitacijom , masa, čak i bez sunca, također je izvan solarnih sustava, tamo će se održavati stabilni uvjeti i potrebna temperatura. A život koji vrije u morskim dubinama, na dnu oceana, neće ni primijetiti da je sunce nestalo. Taj život neće ni znati da se naš planet jednom okretao oko Sunca. Možda će se razviti.
Također je malo vjerojatno, ali također moguće, da će snježna kugla - Zemlja - jednog dana, milijardama godina kasnije, doletjeti do jedne od zvijezda naše galaksije i pasti u njezinu orbitu. Također je moguće da će se u toj orbiti neke druge zvijezde naš planet "otopiti" i na površini će se pojaviti uvjeti povoljni za život. Možda će život u morskim dubinama, prošavši cijeli ovaj put, ponovno isplivati na površinu, kao što se već jednom dogodilo. Možda će se nakon toga, kao rezultat evolucije, ponovno pojaviti inteligentni život na našem planetu. I konačno, možda će u ostacima nekog od podatkovnih centara pronaći preživjele medije s pitanjima i odgovorima s mjesta
Znan tri ciklička procesa, što dovodi do sporih, takozvanih sekularnih fluktuacija u vrijednostima solarne konstante. Odgovarajuće sekularne klimatske promjene obično se povezuju s tim fluktuacijama solarne konstante, što se odrazilo u radovima M.V. Lomonosov, A.I. Voeykova i dr. Kasnije, kada se razvijalo ovo pitanje, pojavilo se astronomska hipoteza M. Milankovića, objašnjavajući promjene klime na Zemlji u geološkoj prošlosti. Sekularna kolebanja solarne konstante povezana su sa sporim promjenama oblika i položaja zemljine orbite, kao i orijentacije zemljine osi u svjetskom prostoru, uzrokovane međusobnim privlačenjem Zemlje i drugih planeta. Budući da su mase ostalih planeta Sunčevog sustava znatno manje od mase Sunca, njihov se utjecaj osjeća u obliku malih poremećaja elemenata Zemljine orbite. Kao rezultat složenog međudjelovanja gravitacijskih sila, putanja Zemlje oko Sunca nije stalna elipsa, već prilično složena zatvorena krivulja. Ozračenje Zemlje koje prati ovu krivulju neprestano se mijenja.
Prvi ciklički proces je promjena oblika orbite od eliptične do gotovo kružne s periodom od oko 100 000 godina; naziva se oscilacija ekscentriciteta. Ekscentricitet karakterizira izduženost elipse (mali ekscentricitet – okrugla orbita, veliki ekscentricitet – orbita – izdužena elipsa). Procjene pokazuju da je karakteristično vrijeme promjene ekscentričnosti 10 5 godina (100 000 godina).
Riža. 3.1 − Promjena Zemljine orbitalne ekscentričnosti (bez mjerila) (od J. Silvera, 2009.)
Promjene ekscentriciteta su neperiodične. Oni fluktuiraju oko vrijednosti 0,028, u rasponu od 0,0163 do 0,0658. Trenutno se orbitalni ekscentricitet od 0,0167 nastavlja smanjivati, a njegova minimalna vrijednost bit će dosegnuta za 25 tisuća godina. Očekuju se i duža razdoblja smanjenja ekscentričnosti - do 400 tisuća godina. Promjena ekscentriciteta zemljine orbite dovodi do promjene udaljenosti između Zemlje i Sunca, a posljedično i količine energije koja se u jedinici vremena dovodi na jedinicu površine okomito na sunčeve zrake na gornjoj granici atmosfera. Utvrđeno je da kada se ekscentricitet promijeni od 0,0007 do 0,0658, razlika između tokova sunčeve energije od ekscentriciteta za slučajeve kada Zemlja prolazi perihel i afel orbite se mijenja od 7 do 20−26% solarne konstante. Trenutno je Zemljina orbita blago eliptična i razlika u protoku Sunčeve energije je oko 7%. Za vrijeme najveće eliptičnosti ta razlika može doseći 20−26%. Iz ovoga slijedi da se pri malim ekscentričnostima količina sunčeve energije koja dolazi na Zemlju, koja se nalazi u perihelu (147 milijuna km) ili afelu (152 milijuna km) orbite, malo razlikuje. Pri najvećem ekscentricitetu više energije dolazi u perihel nego u afel za iznos jednak četvrtini Sunčeve konstante. Sljedeći karakteristični periodi identificirani su u fluktuacijama ekscentričnosti: oko 0,1; 0,425 i 1,2 milijuna godina.
Drugi ciklički proces je promjena nagiba zemljine osi prema ravnini ekliptike, koja ima period od oko 41.000 godina. Tijekom tog vremena, nagib se mijenja od 22,5° (21,1) do 24,5° (Sl. 3.2). Trenutno iznosi 23°26"30". Povećanje kuta dovodi do povećanja visine Sunca ljeti i smanjenja zimi. Istovremeno će se povećati insolacija u visokim geografskim širinama, a na ekvatoru malo će se smanjiti. Što je taj nagib manji, to je manja razlika između zime i ljeta. Toplije zime imaju tendenciju da budu snježnije, a hladnija ljeta sprječavaju da se sav snijeg otopi. Snijeg se nakuplja na Zemlji, potičući rast ledenjaka. nagib se povećava, godišnja doba postaju izraženija, zime su hladnije i ima manje snijega, a ljeta su toplija i ima više snijega i otapa se led. To potiče povlačenje ledenjaka u polarne regije. Dakle, povećanje kuta povećava sezonski , ali smanjuje geografske širine razlike u količini sunčevog zračenja na Zemlji.
Riža. 3.2 – Promjena nagiba Zemljine rotacijske osi tijekom vremena (od J. Silver, 2009.)
Treći ciklički proces je oscilacija osi rotacije zemaljske kugle, nazvana precesija. Precesija zemljine osi- Ovo je sporo kretanje osi rotacije Zemlje duž kružnog stošca. Promjena orijentacije zemljine osi u svjetskom prostoru nastaje zbog neslaganja između središta Zemlje, zbog njegove spljoštenosti, i gravitacijske osi Zemlja–Mjesec–Sunce. Kao rezultat toga, Zemljina os opisuje određenu stožastu plohu (slika 3.3). Period ove oscilacije je oko 26 000 godina.
Riža. 3.3 – Precesija Zemljine orbite
Trenutno je Zemlja bliže Suncu u siječnju nego u lipnju. No, zbog precesije, nakon 13.000 godina bit će bliže Suncu u lipnju nego u siječnju. To će dovesti do povećanih sezonskih temperaturnih varijacija na sjevernoj hemisferi. Precesija zemljine osi dovodi do međusobne promjene položaja točke zimskog i ljetnog solsticija u odnosu na perihel orbite. Period s kojim se ponavlja međusobni položaj orbitalnog perihela i točke zimskog solsticija iznosi 21 tisuću godina. U novije vrijeme, 1250. godine, perihel orbite poklopio se sa zimskim solsticijem. Zemlja sada prolazi perihel 4. siječnja, a zimski solsticij nastupa 22. prosinca. Razlika između njih je 13 dana, odnosno 12º65". Sljedeća podudarnost perihela s točkom zimskog solsticija dogodit će se nakon 20 tisuća godina, a prethodna je bila prije 22 tisuće godina. Međutim, između ovih događaja točka ljetnog solsticija poklopila se s perihel.
Kod malih ekscentričnosti, položaj ljetnog i zimskog solsticija u odnosu na orbitalni perihel ne dovodi do značajne promjene u količini topline koja ulazi u Zemlju tijekom zimske i ljetne sezone. Slika se dramatično mijenja ako se orbitalni ekscentricitet pokaže velikim, na primjer 0,06. Ovakav je ekscentricitet bio prije 230 tisuća godina i bit će za 620 tisuća godina. Kod velikih ekscentričnosti Zemlje dio orbite uz perihel, gdje je količina sunčeve energije najveća, prolazi brzo, a preostali dio izdužene orbite kroz proljetni ekvinocij do afela prolazi sporo, dugo vrijeme na velikoj udaljenosti od Sunca. Ako se u to vrijeme poklope perihel i točka zimskog solsticija, na sjevernoj hemisferi bit će kratka, topla zima i dugo, hladno ljeto, dok će na južnoj hemisferi biti kratko, toplo ljeto i duga, hladna zima. Ako se točka ljetnog solsticija poklapa s perihelom orbite, tada će se na sjevernoj hemisferi promatrati vruća ljeta i duge hladne zime, a na južnoj hemisferi obrnuto. Duga, svježa i vlažna ljeta povoljna su za rast ledenjaka na hemisferi gdje je koncentriran najveći dio kopna.
Dakle, sve navedene različite veličine fluktuacije Sunčevog zračenja se superponiraju jedna na drugu i daju složeni sekularni tijek promjena Sunčeve konstante, a posljedično i značajan utjecaj na uvjete za nastanak klime kroz promjene količine primljeno sunčevo zračenje. Kolebanja sunčeve topline su najizraženija kada su sva tri ova ciklička procesa u fazi. Tada su moguće velike glacijacije ili potpuno otapanje ledenjaka na Zemlji.
Detaljan teorijski opis mehanizama utjecaja astronomskih ciklusa na Zemljinu klimu predložen je u prvoj polovici 20. stoljeća. istaknuti srpski astronom i geofizičar Milutin Milanković, koji je razvio teoriju periodičnosti ledenih doba. Milankovitch je pretpostavio da cikličke promjene u ekscentricitetu Zemljine orbite (njenoj eliptičnosti), fluktuacije u kutu nagiba osi rotacije planeta i precesija ove osi mogu uzrokovati značajne promjene u klimi na Zemlji. Primjerice, prije otprilike 23 milijuna godina poklopila su se razdoblja minimalne vrijednosti ekscentriciteta Zemljine orbite i minimalne promjene nagiba osi Zemljine rotacije (upravo je taj nagib odgovoran za promjenu godišnjih doba). Tijekom 200 tisuća godina sezonske klimatske promjene na Zemlji bile su minimalne, jer je Zemljina orbita bila gotovo kružna, a nagib Zemljine osi ostao je gotovo nepromijenjen. Kao rezultat toga, razlika u ljetnim i zimskim temperaturama na polovima bila je samo nekoliko stupnjeva, led se nije imao vremena otopiti tijekom ljeta, a vidljivo je povećanje njegove površine.
Milankovitcheva teorija je više puta kritizirana, budući da su varijacije u zračenju iz tih razloga relativno mali, te su izražene sumnje mogu li tako male promjene u zračenju na visokim geografskim širinama uzrokovati značajne klimatske fluktuacije i dovesti do glacijacija. U drugoj polovici 20.st. Dobivena je značajna količina novih dokaza o globalnim klimatskim fluktuacijama u pleistocenu. Značajan dio njih su stupovi oceanskih sedimenata, koji imaju važnu prednost u odnosu na kopnene sedimente u tome što imaju mnogo veću cjelovitost slijeda sedimenata nego na kopnu, gdje su sedimenti često pomaknuti u prostoru i opetovano ponovno taloženi. Zatim je provedena spektralna analiza takvih oceanskih sekvenci koje datiraju unatrag unazad otprilike 500 tisuća godina. Za analizu su odabrane dvije jezgre iz središnjeg Indijskog oceana između suptropske konvergencije i antarktičke oceanske polarne fronte (43–46°S). Ovo je područje podjednako udaljeno od kontinenata i stoga je malo pod utjecajem kolebanja erozijskih procesa na njima. Istodobno, područje karakterizira prilično visoka stopa sedimentacije (više od 3 cm/1000 godina), tako da se mogu razlikovati klimatska kolebanja s periodom znatno manjim od 20 tisuća godina. Kao pokazatelje klimatskih kolebanja odabrali smo relativni udio teškog izotopa kisika δO 18 u planktonskim foraminiferama, vrstni sastav zajednica radiolarija, kao i relativni udio (u postocima) jedne od vrsta radiolarija. Cycladophora davisiana. Prvi pokazatelj odražava promjene u izotopskom sastavu oceanske vode povezane s pojavom i topljenjem ledenih ploča na sjevernoj hemisferi. Drugi indikator pokazuje prethodne fluktuacije temperature površinske vode (T s) . Treći indikator je neosjetljiv na temperaturu, ali osjetljiv na salinitet. Vibracijski spektri svakog od tri indikatora pokazuju prisutnost tri vrha (slika 3.4). Najveći vrhunac događa se nakon otprilike 100 tisuća godina, drugi najveći nakon 42 tisuće godina, a treći nakon 23 tisuće godina. Prvo od tih razdoblja vrlo je blisko razdoblju promjene orbitalnog ekscentriciteta, a faze promjena se podudaraju. Drugo razdoblje fluktuacija klimatskih pokazatelja poklapa se s razdobljem promjena kuta nagiba zemljine osi. U ovom slučaju održava se konstantan fazni odnos. Konačno, treće razdoblje odgovara kvaziperiodičnim promjenama u precesiji.
Riža. 3.4. Oscilacijski spektri nekih astronomskih parametara:
1 - nagib osi, 2 - precesija ( A); insolacija na 55° juž. w. zimi ( b) i 60° N. w. ljeti ( V), kao i spektre promjena u tri odabrana klimatska indikatora u posljednjih 468 tisuća godina (Hays J.D., Imbrie J., Shackleton N.J., 1976.)
Sve ovo nas tjera da promjene u parametrima Zemljine orbite i nagibu Zemljine osi smatramo važnim čimbenicima klimatskih promjena i ukazuje na pobjedu Milankovićeve astronomske teorije. U konačnici, globalne klimatske fluktuacije u pleistocenu mogu se objasniti upravo ovim promjenama (Monin A.S., Shishkov Yu.A., 1979.).
Znanstvenici koji buše drevne stijene u pustinji Arizone kažu da su otkrili postupnu promjenu Zemljine orbite koja se ponavlja svakih 405.000 godina, igrajući ulogu u prirodnim klimatskim varijacijama.
Astrofizičari su dugo pretpostavljali da ciklus postoji na temelju izračuna nebeske mehanike, no autori nove studije pronašli su prvi provjerljivi fizički dokaz.
Pokazali su da je ciklus bio stabilan stotinama milijuna godina, počevši od pojave dinosaura pa sve do danas. Istraživanje bi moglo imati implikacije ne samo za istraživanje klime, već i za naše razumijevanje evolucije života na Zemlji i evolucije Sunčevog sustava.
Znanstvenici su desetljećima vjerovali da se Zemljina orbita oko Sunca mijenja od gotovo kružne do oko 5 posto eliptične i natrag svakih 405.000 godina. Smatra se da je pomak nastao zbog složene interakcije s gravitacijskim utjecajima Venere i Jupitera, zajedno s drugim tijelima Sunčevog sustava, dok sva kruže oko Sunca.
Astrofizičari vjeruju da je matematika koja stoji iza ciklusa pouzdana do 50 milijuna godina, ali nakon toga problem postaje presložen jer postoji previše faktora koje treba uzeti u obzir.
"Postoje drugi, kraći, orbitalni ciklusi, ali kada pogledate u prošlost, vrlo je teško znati s čime imate posla u bilo kojem trenutku jer se sve stalno mijenja", rekao je glavni autor Dennis Kent, stručnjak za paleomagnetizam na Zemaljskom opservatoriju Lamont-Doherty na Sveučilištu Columbia i Sveučilištu Rutgers.
Novi dokaz nalazi se unutar 500 metara od stijene koju su Kent i njegovi koautori izbušili u nacionalnom parku u Arizoni 2013., kao i ranije duboke jezgre iz predgrađa New Yorka i New Jerseyja. Stijene Arizone nastale su tijekom kasnog trijasa, prije između 209 i 215 milijuna godina, kada su to područje prekrivale vijugave rijeke koje su taložile sediment. Rani dinosauri počeli su se razvijati otprilike u to vrijeme.
Znanstvenici su proučavali stijene Arizone analizirajući ugrađene slojeve vulkanskog pepela koji sadrže radioizotope koji se raspadaju predvidljivom brzinom. U sedimentima su također otkrili ponovljene promjene polariteta magnetskog polja planeta. Tim je zatim usporedio te podatke s jezgrama New Yorka i New Jerseyja, koja su prodrla u stara jezera i tla koja su zadržala dokaze o izmjeničnim vlažnim i suhim razdobljima u povijesti Zemlje.
Kent i Olsen dugo su tvrdili da su klimatske promjene vidljive u stijenama New Yorka i New Jerseyja kontrolirane ciklusom od 405 000 godina. Međutim, ne postoje slojevi vulkanskog pepela da bi se utvrdili točni datumi. Ali te jezgre sadrže promjene polariteta poput onih pronađenih u Arizoni.
Kombinirajući dva skupa podataka, tim je pokazao da se obje lokacije mijenjaju u isto vrijeme, te da je interval od 405.000 godina doista nešto poput glavnog kontrolora klimatskih fluktuacija. Paleontolog Paul Olsen, koautor studije, rekao je da ciklus ne mijenja izravno klimu; nego pojačava ili slabi učinke kraćih ciklusa koji djeluju izravnije.
Planetarna kretanja koja pokreću klimatske varijacije poznata su kao Milankovićevi ciklusi, nazvani po srpskom matematičaru koji ih je razvio 1920-ih. Sastoje se od ciklusa od 100 000 godina na ekscentričnosti Zemljine orbite, slično velikom kolebanju od 405 000 godina; 41.000-godišnji ciklus u nagibu Zemljine osi u odnosu na orbitu oko Sunca; i ciklus od 21.000 godina uzrokovan kolebanjem osi planeta. Zajedno, te promjene mijenjaju udio sunčeve energije koja dopire do sjeverne hemisfere, a to zauzvrat utječe na klimu.
U 1970-ima znanstvenici su pokazali da su Milankovitchevi ciklusi odgovorni za stalno zagrijavanje i hlađenje planeta, a time i za početak i prestanak ledenih doba u posljednjih nekoliko milijuna godina.
Ali još uvijek raspravljaju o nedosljednostima u podacima u tom razdoblju, kao io odnosu između ciklusa, s rastućim i opadajućim razinama ugljičnog dioksida s jedne strane, i očiglednim temeljnim kontrolama klime s druge strane. Još je teže razumjeti kako je sve to funkcioniralo u daljoj prošlosti. Prvo, učestalosti kraćih ciklusa gotovo su se sigurno promijenile tijekom vremena, ali nitko ne može sa sigurnošću reći koliko.
S druge strane, ciklusi neprestano utječu jedni na druge. Ponekad se neki ne poklapaju u učinku s drugima i imaju tendenciju međusobnog poništavanja; ili se nekoliko ciklusa može nizati jedan za drugim kako bi pokrenuli iznenadne, radikalne promjene. Izračunavanje kako bi se svi oni mogli uklopiti postaje još teže ako želimo pogledati dalje u prošlost.
Kent i Olsen kažu da svakih 405 000 godina, kada je orbitalni ekscentricitet na vrhuncu, sezonske razlike uzrokovane kraćim ciklusima postaju intenzivnije; ljeto je toplije, a zima hladnija; Sušno razdoblje je još sušnije, a kišovito još vlažnije.
Suprotno će biti 202.500 godina kasnije, kada će Zemljina orbita biti najkružnija. Tijekom kasnog trijasa, iz nepoznatih razloga, bilo je mnogo toplije nego sada, nakon mnogo ciklusa, i glacijacije praktički nije bilo. Ciklus od 405 000 godina tada se očitovao u izmjeničnim vlažnim i suhim razdobljima. Oborine su dosegle vrhunac kada je orbita bila najekscentričnija, stvarajući duboka prostranstva vode koja su ostavila slojeve crnog škriljevca u istočnoj Sjevernoj Americi. Kad je orbita bila najbliža krugu, osušile su se ostavljajući svjetlije slojeve tla.
Zbog svih konkurentskih čimbenika, Kent i Olsen kažu da ima još mnogo toga za naučiti. "Ovo je stvarno težak materijal", rekao je Olsen. “U osnovi koristimo istu vrstu matematike koju koristimo za slanje svemirskih letjelica i, naravno, funkcionira. Ali kad jednom počnete produživati međuplanetarna gibanja u prošlost da biste shvatili učinke na klimu, ne možete tvrditi da točno razumijete kako sve to funkcionira." Prema njegovim riječima, metronomski ritam 405 tisućitog ciklusa može pomoći istraživačima da razumiju ovu tešku materiju.
Ako ste se pitali, Zemlja je trenutno u gotovo kružnom dijelu razdoblja od 405 000 godina. Što to znači za nas? “Vjerojatno ništa previše uočljivo”, kaže Kent. "Sve su to daleko ispod popisa mnogih drugih čimbenika koji mogu utjecati na klimu tijekom vremena koji su nam važni." Dennis Kent ističe da bismo, prema Milankovitchevoj teoriji, trebali biti na vrhuncu trenda zagrijavanja u ciklusu od 20 000 godina koji je završio posljednjim ledenim dobom; Zemlja bi se na kraju mogla ponovno početi hladiti u roku od nekoliko tisuća godina, a možda će tada nastupiti još jedno ledeno doba.
Više informacija: Dennis V. Kent i dr., "Empirijski dokazi za stabilnost ciklusa ekscentričnosti Jupiter-Venera od 405 kilo godina tijekom stotina milijuna godina", PNAS (2018.). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1800891115
„...Počinjem seriju radova o tome kako svemir stvarno izgleda.
Jeste li spremni čitatelju? Pa, onda izdrži i čuvaj svoj razum. Sada će biti istina. Ali prvo mi odgovori na jedno pitanje:
Kako se astronomija razlikuje od astrologije?
U astrologiji postoji 12 znakova Zodijaka, au astronomiji 13 sazviježđa. Zmeelov se također dodaje svima poznatima. U astrologiji su svi znakovi podijeljeni u mjesece, kojih ima 12 s približno jednakim brojem dana - što je počast metričkom sustavu. U astronomiji je sve drugačije: krug ima 360 stupnjeva i svako zviježđe ima svoje kutne dimenzije. Konstelacije su različite i njihove kutne veličine su različite. Ako ih pretvorimo u radijane, a radijane u dane, postaje sasvim jasno da sazviježđa imaju različito trajanje u danima. Odnosno, Sunce, krećući se u različitim sazviježđima, prolazi kroz njih u različitom broju dana.
Bik – 14.05 – 23.06
Blizanci 23.06 – 20.07
Rak 20.07 – 11.08
Lav 11.08 – 17.09
Djevica 17.09 – 21.10
Vaga 21.10 – 22.11
Škorpion 22.11 – 30.11
Hvatač zmija 30.11 – 18.12
Strijelac 18.12 – 19.01
Jarac 19.01 – 16.02
Vodenjak 16.02 – 12.03
Ribe 12.03 – 18.04
Ovan 18.04 – 14.05
Kao što vidite, prema astronomskim promatranjima, stvarna sazviježđa Sunca nalaze se u potpuno različitim intervalima, a svi astronomski mjeseci su različiti: od 8 dana do 42.
Ne samo da Zemlja rotira oko Sunca, nego i Sunce rotira oko određenog središta u ravnini ekliptike. Ako zamislite geometrijsku figuru torusa, sličnu krafni, tada se u sredini samog torusa nalaze zodijaci, koje možemo promatrati s mjesta na kojima živi čovječanstvo na planeti. Na polovima postoji drugačija slika zvjezdanog svijeta. Dakle, Sunčev sustav se kreće po unutrašnjosti krafne, au samoj krafni nalaze se nama vidljive zvijezde.
Kada je Sunce u nekom od sazviježđa Zodijaka, ne možemo vidjeti u kojem se nalazi, jer je bijela dnevna svjetlost i zvijezda nas zasljepljuje, a zvijezde se ne vide na nebu. Što rade astrolozi? Točno u 12 sati noću pogledaju u nebo i vide koje je zviježđe najviše, a zatim uzmu upravo suprotno u ZNAK Zodijaka nacrtan u krug, gdje su svi mjeseci gotovo jednaki. Ovo određuje u kojem se zviježđu Sunce sada nalazi. Ali to je laž. Pokazao sam da su zviježđa na nebu različite veličine, što znači da je horoskopski znak prihvaćen u svijetu jednostavno konvencija. Odnosno, znakovi zodijaka zapravo predstavljaju fiktivne mjesece koji nisu povezani s godišnjim ciklusom.
Gledajući unaprijed, želim reći da cijeli ovaj sustav s torusom nije nepomičan, već se kreće duž određene osi, dok se planeti Sunčevog sustava kreću u maloj spirali oko Sunca, a Sunce se kreće u velikoj spirali unutar torus. ..."
