Zgodovina astronavtike, tako kot vsaka druga industrija, vsebuje primere genialnih rešitev, ko je bil želeni cilj dosežen na lep in nepričakovan način. ZSSR/Rusija ni imela sreče z razpoložljivostjo geostacionarne orbite. Toda namesto da bi ga dosegli s težjimi raketami ali poskušali zmanjšati maso tovora, so razvijalci prišli na idejo o uporabi posebne orbite. Naša današnja zgodba govori o tej orbiti in satelitih, ki jo še vedno uporabljajo.
Fizika
Ko govorimo o geostacionarnih in visoko eliptičnih orbitah, se je treba spomniti na tak koncept, kot je orbitalni naklon. V tem primeru je naklon orbite kot med ekvatorialno ravnino Zemlje in orbitalno ravnino satelita:
Če izstrelimo s kozmodroma in začnemo pospeševati proti vzhodu, bo imela nastala orbita naklon, ki je enak zemljepisni širini kozmodroma. Če začnemo pospeševati, odmikamo proti severu, bo posledični naklon večji. Če bomo, misleč, da naj bi to zmanjšalo naklon, začeli pospeševati proti jugovzhodu, bo tudi nastala tirnica imela večji naklon od naše zemljepisne širine. Zakaj? Poglejte sliko: pri pospeševanju proti vzhodu bo najsevernejša točka projekcije orbite (modra črta) naš kozmodrom. In če pospešimo proti jugovzhodu, bo skrajna severna točka projekcije nastale orbite severno od našega kozmodroma, naklon orbite pa bo večji od zemljepisne širine kozmodroma:
Zaključek: pri izstrelitvi vesoljskega plovila začetni naklon njegove orbite ne sme biti manjši od zemljepisne širine kozmodroma.
Če želite vstopiti v geostacionarno orbito (naklon 0°), morate ponastaviti naklon na nič, vendar to zahteva dodatno gorivo (fizika tega procesa - ). Kozmodrom Bajkonur ima zemljepisno širino 45° in glede na to, da izrabljene raketne stopnje ne smejo pasti na Kitajsko, se rakete izstreljujejo proti severovzhodu po poteh z naklonom 65° in 51,6°. Posledično je lahko štiristopenjska nosilna raketa 8K78, ki je na Luno izstrelila eno in pol tone, na Mars pa skoraj eno tono, v geostacionarno orbito izstrelila le približno 100 kg. V zgodnjih 60-ih nobena država v tako maso ni mogla namestiti polnopravnega geostacionarnega komunikacijskega satelita. Morali smo si izmisliti nekaj drugega. Na pomoč so priskočili orbitalni mehaniki. Večja kot je nadmorska višina satelita, počasneje se premika glede na Zemljo. Na višini 36.000 km nad ekvatorjem bo satelit nenehno lebdel nad eno točko na Zemlji (to je ideja, na kateri deluje geostacionarna orbita). In če satelit postavimo v orbito, ki je podolgovata elipsa, se bo njegova hitrost močno spremenila. V periapsisu (točki orbite, ki je najbližja Zemlji) bo letel zelo hitro, v območju apoapsis (točka orbite, ki je najbolj oddaljena od Zemlje) pa bo tako rekoč nekaj ur lebdel na mestu. Če pot satelita označite s pikami v enournih intervalih, dobite naslednjo sliko:
Poleg tega, da bo satelit skoraj negiben, bo na visoki nadmorski višini videl ogromno območje našega planeta in bo lahko zagotavljal komunikacijo med oddaljenimi točkami. Visok naklon orbite bo pomenil, da tudi na Arktiki ne bo težav s sprejemom signala. In če izberete inklinacijo blizu 63,4°, bodo gravitacijske motnje Zemlje minimalne in v orbiti ste lahko tako rekoč brez popravka. Tako se je rodila orbita Molniya z naslednjimi parametri:
- Razdalja: 500 km
- Žarišče: 40.000 km
- Naklon: 62,8°
- Čas obtoka: 12 ur
Utelešenje v železu
Raketa 8K78 bi lahko izstrelila kar 1600 kg v visoko eliptično orbito. Za razvijalce je bila to sreča - bilo je mogoče narediti močan satelit z velikimi zmogljivostmi in hkrati "obrisati nos" Američanom, katerih komunikacijski sateliti niso presegli mase 300 kg. Nastala naprava je bila impresivna s svojimi lastnostmi:
Satelitska oprema je vključevala tri repetitorje z močjo 40 W in dva rezervna z močjo 20 W, elektriko zanje pa so proizvajali sončni paneli s skupno močjo kilovata in pol. Za sprejem in prenos podatkov sta bili uporabljeni dve krmiljeni parabolični anteni s premerom 1,4 metra. Napravo je krmilila tranzistorska programsko-časovna naprava, prednica sodobnih računalnikov, orientacija pa je bila podprta z edinstvenim trimočnim močnostnim žiroskopom, krmilni sistem pa je izvajal kompleksne algoritme za načine letenja s triosno orientacijo. Na delovnem mestu je naprava vzdrževala stalno orientacijo s solarnimi paneli proti Soncu, Zemljo pa spremljala z nadzorovanimi glavnimi antenami. Po zaključku delovnega odseka se je naprava vrtela glede na infrardeče navpične podatke, dokler ni zasedla položaja, vzporednega z vektorjem orbitalne hitrosti v pericentru. V predelu periapsisa je lahko glede na ukaze, shranjene v spominu, popravljal orbito.
Pogled od zgoraj, stožec pogonskega sistema in kroglični cilindri s stisnjenim dušikom za sistem za nadzor položaja so jasno vidni
Pogled od spodaj, vidne sončne celice, senzorska enota na koncu in antene
Predvidevalo se je, da bo aktivna življenjska doba naprave presegla eno leto, kar je bila takrat fantastična številka. Napravo so poimenovali "Molniya" in če pogledamo naprej, naj povemo, da se je izkazala za tako epohalno, da sta v njeno čast poimenovali tako orbito kot nosilno raketo 8K78.
Izkoriščanje
Nosilna raketa "Molniya-M", potomec LV "Molniya"
Takrat začetek ni mogel biti lahek. 4. junija 1964 prva Molniya ni dosegla orbite zaradi okvare nosilne rakete. 22. avgusta 1964 je bilo drugo vozilo uspešno izstreljeno v orbito, ki je bila blizu projektirane. Ampak tukaj je problem - obe glavni anteni, ki naj bi se podvajali, se nista odprli. S preiskavo je bilo ugotovljeno, da je bila med testiranjem na eni od anten odkrita poškodba izolacije kabla, antenske palice pa so bile po odločitvi projektanta dodatno ovite z vinilkloridnim trakom. V vesolju, v senci sončnih kolektorjev, je trak zmrznil, vzmeti, ki so že tako težko odprle antene, pa niso mogle premagati zamrznjene plastike. Druga Molnija je bila izgubljena. Za naprej je bilo težavo preprosto odpraviti, vzmeti na antenskih palicah so zamenjali z elektromotorji, ki so zagotovilo, da bodo antene popolnoma odprli. Končno je bila 23. aprila 1965 tretja Molniya uspešno izstreljena in izkazalo se je, da je popolnoma operativna. Sledil je nervozen trenutek, ko se glavni rele prvič ni hotel vklopiti, a se je po nekaj mučnih minutah neprekinjenega pošiljanja ukazov z Zemlje za vklop repetitorja končno vklopil. Komunikacija med Moskvo in Vladivostokom je bila vzpostavljena prek prvega sovjetskega relejnega satelita:
Prvi televizijski posnetek, prenesen z uporabo Molniye
Velika moč signala je pomenila, da za sprejem niso bile potrebne velike antene; po državi so začeli graditi razmeroma majhne paviljone Orbit:
Mreža satelitskih oddajnih postaj je hitro pokrila severni in vzhodni del ZSSR:
In satelitska televizija je iz tehničnega čudeža hitro postala vsakdanja; predsednik regionalnega odbora na Daljnem vzhodu je takoj napovedal, da se bo v primeru težav z oddajanjem programov pritožil osebno Brežnjevu. Do leta 1984 je število postaj Orbita preseglo sto, zaradi česar je bila sovjetska satelitska televizija na voljo tudi v majhnih mestih. Postaje so posredovale moskovski signal lokalnemu televizijskemu centru, ki je nato služil velikemu območju.
Prvi sateliti Molniya niso presegli življenjske dobe enega leta. Zaradi dejstva, da je satelit vsak dan štirikrat letel skozi sevalne pasove, so se sončne celice začele hitro razgrajevati. Prvi "Lightning" je lahko preživel od aprila do novembra. Zasnovi satelita so bili dodani rezervni solarni paneli, ki so bili po potrebi nameščeni po degradaciji glavnih. Že "Molniya" št. 7 je lahko aktivno obstajala od oktobra 1966 do januarja 1968. Za sovjetske satelite je bilo to zelo dolgo.
"Lightning" je bil razvit v Design Bureau S.P. Korolev, že leta 1965 pa se je proizvodnja začela prenašati v Krasnojarsko "vejo št. 2" pod vodstvom Mihaila Rešetneva. S tem se je začela slavna zgodovina podjetja, ki je zdaj znano kot JSC ISS po imenu. Akademik Reshetnev. Naprave Molniya so se aktivno razvijale. Parabolično anteno smo zamenjali s štirivijačno:
Zanimivi testni posnetki in zgodba o štiriheliksni anteni:
Dodatni solarni paneli
Naprave so prešle na centimetrsko območje valovnih dolžin, naučile so se oddajati ne na celotno državo, temveč na posamezne časovne pasove, število komunikacijskih kanalov in njihova zmogljivost se je nenehno povečevala. Sčasoma se Molniyas niso več uporabljali za civilno televizijsko oddajanje in so postali predvsem vojaški komunikacijski sateliti. Zadnja naprava iz družine Molniya, Molniya-3K, je bila predstavljena leta 2001.
Danes in jutri
Civilno televizijsko oddajanje v ZSSR/Rusiji se je sčasoma preselilo v geostacionarno orbito. Pojavila se je dvižnejša nosilna raketa Proton, ki je leta 1975 začela izstreljevati satelite na geostacionarno postajo. Paviljon Orbit je zahteval dvanajstmetrsko premično anteno in je bil slabši od satelitskih "krožnikov", ki jih zdaj najdemo povsod. Sateliti Molniya so končali svoje življenje. Toda orbita Molniya ni umrla. Po njem povprašujejo naše visoke zemljepisne širine, zdaj pa na njem letijo komunikacijski sateliti Meridian, od leta 2012 pa poteka razvoj arktičnega meteorološkega sistema. Edinstvene lastnosti orbite uporabljajo tudi v tujini - ameriški vojaški satelit NROL-35, domnevno povezan s sateliti sistema za opozarjanje na raketni napad in izstreljen decembra 2014, je bil izstreljen v orbito Molniya. Kdo ve, morda je strela v dekličinih rokah na emblemu misije namig na ime orbite?
Različico orbite Molniya, orbito Tundra z apocentrom 46-52 tisoč kilometrov in orbitalno dobo enega dneva, uporabljajo trije radijski sateliti Sirius XM in japonski navigacijski sistem QZSS.
V prihodnosti orbita Molniya ne bo pozabljena. Geostacionarna orbita je preobremenjena; namesto tega se lahko sateliti začnejo premikati v visoko eliptične orbite. In tudi zunaj Zemlje lahko izum sovjetske balistike najde uporabo: v projektu misije s posadko na Mars HERRO je predlagana uporaba analoga orbite Molniya za nadzor robotov na površini v realnem času.
Obstajajo 3 možnosti za deorbito - premakniti se na novo orbito (ki je lahko bližje ali dlje od sonca ali celo zelo podaljšana), padec v Sonce in zapustiti sončni sistem. Razmislimo le o tretji možnosti, ki je po mojem mnenju najbolj zanimiva.
Ko se oddaljujemo od sonca, bo za fotosintezo na voljo manj ultravijolične svetlobe in povprečna temperatura na planetu se bo iz leta v leto nižala. Prve bodo prizadete rastline, kar bo povzročilo velike motnje v prehranjevalnih verigah in ekosistemih. In ledena doba bo prišla kar hitro. Edine bolj ali manj pogojene oaze bodo ob geotermalnih vrelcih in gejzirjih. Ampak ne za dolgo.
Po določenem številu let (mimogrede, letnih časov ne bo več), se bodo na določeni razdalji od sonca na površini našega planeta začele nenavadne deževnice. Deževalo bo kisik. Če boš imel srečo, bo morda snežilo zaradi kisika. Ne morem zagotovo reči, ali se bodo ljudje na površju temu lahko prilagodili - tudi hrane ne bo, jeklo v takih razmerah bo preveč krhko, zato ni jasno, kako dobiti gorivo. površina oceana bo zamrznila do precejšnje globine, ledeni pokrov zaradi širjenja ledu bo prekril celotno površino planeta razen gora - naš planet bo postal bel.
Toda temperatura jedra in plašča planeta se ne bo spremenila, zato bo pod ledenim pokrovom na globini nekaj kilometrov temperatura ostala precej znosna. (če izkoplješ takšen rudnik in mu zagotoviš stalno hrano in kisik, lahko tam celo živiš)
Najbolj smešno je v morskih globinah. Kamor še zdaj ne prodre žarek svetlobe. Tam, na globini nekaj kilometrov pod gladino oceana, obstajajo celi ekosistemi, ki popolnoma niso odvisni od sonca, od fotosinteze, od sončne toplote. Ima svoje cikle snovi, kemosintezo namesto fotosinteze, zahtevano temperaturo pa vzdržuje zaradi toplote našega planeta (vulkanska aktivnost, podvodni topli vrelci ipd.), saj temperaturo znotraj našega planeta zagotavlja njegova gravitacija. , masa, tudi brez sonca je tudi zunaj sončnih sistemov, tam se bodo vzdrževale stabilne razmere in zahtevana temperatura. In življenje, ki vre v globinah morja, na dnu oceana, sploh ne bo opazilo, da je sonce izginilo. Da življenje sploh ne bo vedelo, da se je naš planet nekoč vrtel okoli sonca. Morda se bo razvilo.
Prav tako je malo verjetno, a prav tako možno, da bo snežna kepa – Zemlja – nekoč, milijarde let kasneje, priletela do katere od zvezd naše galaksije in padla v njeno orbito. Možno je tudi, da se bo v tej orbiti druge zvezde naš planet "odmrznil" in bodo na površju nastopile razmere, ugodne za življenje. Morda bo življenje v morskih globinah, ko bo premagalo vso to pot, spet prišlo na površje, kot se je že enkrat zgodilo. Morda se bo po tem kot rezultat evolucije na našem planetu spet pojavilo inteligentno življenje. In končno, morda bodo v ostankih enega od podatkovnih centrov našli preživele medije z vprašanji in odgovori s strani.
Znano trije ciklični procesi, kar vodi do počasnih, tako imenovanih sekularnih nihanj v vrednostih sončne konstante. Ustrezne sekularne podnebne spremembe so običajno povezane s temi nihanji sončne konstante, kar se odraža v delih M.V. Lomonosov, A.I. Voeykova in drugi Kasneje, pri razvoju tega vprašanja, se je pojavilo astronomska hipoteza M. Milankoviča, ki pojasnjuje spremembe podnebja na Zemlji v geološki preteklosti. Sekularna nihanja sončne konstante so povezana s počasnimi spremembami oblike in položaja zemeljske orbite, pa tudi orientacije zemeljske osi v svetovnem prostoru, ki jih povzroča medsebojna privlačnost zemlje in drugih planetov. Ker so mase drugih planetov Osončja bistveno manjše od mase Sonca, se njihov vpliv čuti v obliki majhnih motenj elementov Zemljine orbite. Zaradi zapletenega medsebojnega delovanja gravitacijskih sil pot Zemlje okoli Sonca ni stalna elipsa, temveč precej zapletena zaprta krivulja. Obsevanje Zemlje po tej krivulji se nenehno spreminja.
Prvi ciklični proces je sprememba oblike orbite od eliptične do skoraj okrogle s periodo približno 100.000 let; imenujemo nihanje ekscentričnosti. Ekscentričnost označuje raztegnjenost elipse (majhna ekscentričnost – okrogla orbita, velika ekscentričnost – orbita – podolgovata elipsa). Ocene kažejo, da je značilen čas spremembe ekscentričnosti 10 5 let (100.000 let).
riž. 3.1 − Sprememba Zemljine orbitalne ekscentričnosti (brez merila) (od J. Silver, 2009)
Spremembe ekscentričnosti so neperiodične. Gibljejo se okoli vrednosti 0,028 in segajo od 0,0163 do 0,0658. Trenutno se orbitalna ekscentričnost 0,0167 še naprej zmanjšuje, njena najmanjša vrednost pa bo dosežena v 25 tisoč letih. Pričakujejo se tudi daljša obdobja zmanjševanja ekscentričnosti - do 400 tisoč let. Sprememba ekscentričnosti zemeljske orbite povzroči spremembo razdalje med Zemljo in Soncem in posledično količino energije, dovedeno na enoto časa na enoto površine, pravokotno na sončne žarke na zgornji meji ozračje. Ugotovljeno je bilo, da ko se ekscentričnost spremeni od 0,0007 do 0,0658, se razlika med tokovi sončne energije od ekscentričnosti za primere, ko Zemlja prečka perihel in afel orbite, spremeni od 7 do 20−26% sončne konstante. Trenutno je Zemljina orbita rahlo eliptična in razlika v toku sončne energije je približno 7 %. Med največjo eliptičnostjo lahko ta razlika doseže 20−26%. Iz tega sledi, da se pri majhnih ekscentričnostih količina sončne energije, ki prihaja na Zemljo, ki se nahaja na periheliju (147 milijonov km) ali afelu (152 milijonov km) orbite, nekoliko razlikuje. Pri največji ekscentričnosti pride več energije v perihel kot v afel za količino, ki je enaka četrtini sončne konstante. V nihanjih ekscentričnosti so identificirana naslednja značilna obdobja: približno 0,1; 0,425 in 1,2 milijona let.
Drugi ciklični proces je sprememba naklona zemeljske osi glede na ravnino ekliptike, ki ima periodo približno 41.000 let. V tem času se naklon spremeni od 22,5° (21,1) do 24,5° (slika 3.2). Trenutno je 23°26"30. Povečanje kota povzroči povečanje višine Sonca poleti in zmanjšanje pozimi. Hkrati se bo povečala osončenost v visokih zemljepisnih širinah, na ekvatorju pa se bo nekoliko zmanjšal. Manjši kot je ta naklon, manjša je razlika med zimo in poletjem. Toplejše zime so običajno bolj snežene, hladnejša poletja pa preprečujejo taljenje snega. Sneg se kopiči na Zemlji in spodbuja rast ledenikov. naklon se poveča, letni časi postanejo izrazitejši, zime so hladnejše in manj snega, poletja toplejša in več snega in se tali led. To spodbuja umik ledenikov v polarna območja. Povečanje kota torej poveča sezonsko , vendar zmanjšuje geografske širine razlike v količini sončnega sevanja na Zemlji.
riž. 3.2 – Sprememba naklona Zemljine rotacijske osi skozi čas (iz J. Silver, 2009)
Tretji ciklični proces je nihanje osi vrtenja globusa, imenovano precesija. Precesija zemeljske osi- To je počasno gibanje Zemljine rotacijske osi vzdolž krožnega stožca. Sprememba orientacije zemeljske osi v svetovnem prostoru je posledica neskladja med središčem zemlje zaradi njegove sploščenosti in gravitacijsko osjo zemlja–luna–sonce. Zaradi tega Zemljina os opisuje določeno stožčasto površino (slika 3.3). Obdobje tega nihanja je približno 26.000 let.
riž. 3.3 – Precesija Zemljine orbite
Trenutno je Zemlja bližje Soncu januarja kot junija. A zaradi precesije bo po 13.000 letih junija bližje Soncu kot januarja. To bo povzročilo povečana sezonska nihanja temperature na severni polobli. Precesija zemeljske osi povzroči medsebojno spremembo položaja točke zimskega in poletnega solsticija glede na perihelij orbite. Obdobje, s katerim se medsebojna lega orbitalnega perihelija in točke zimskega solsticija ponavlja, je 21 tisoč let. Pred kratkim, leta 1250, je perihelij orbite sovpadal z zimskim solsticijem. Zemlja sedaj preide perihelij 4. januarja, zimski solsticij pa nastopi 22. decembra. Razlika med njima je 13 dni ali 12º65". Naslednje sovpadanje perihelija s točko zimskega solsticija se bo zgodilo po 20 tisoč letih, prejšnje pa je bilo pred 22 tisoč leti. Vendar je med temi dogodki točka poletnega solsticija sovpadala z perihelij.
Pri majhnih ekscentričnostih položaj poletnega in zimskega solsticija glede na orbitalni perihelij ne vodi do pomembne spremembe v količini toplote, ki vstopa v zemljo v zimskih in poletnih sezonah. Slika se dramatično spremeni, če se orbitalna ekscentričnost izkaže za veliko, na primer 0,06. Takšna je bila ekscentričnost pred 230 tisoč leti in bo čez 620 tisoč let. Pri velikih ekscentričnostih Zemlje preteče del orbite, ki meji na perihelij, kjer je količina sončne energije največja, hitro, preostali del raztegnjene orbite skozi pomladno enakonočje do afelija pa počasi, dolgo čas na veliki razdalji od Sonca. Če se v tem času perihelij in točka zimskega solsticija ujemata, bo severna polobla doživela kratko, toplo zimo in dolgo, hladno poletje, medtem ko bo južna polobla doživela kratko, toplo poletje in dolgo, hladno zimo. Če točka poletnega solsticija sovpada s perihelijo orbite, bodo na severni polobli opazili vroča poletja in dolge hladne zime, na južni polobli pa obratno. Dolga, hladna in mokra poletja so ugodna za rast ledenikov na polobli, kjer je skoncentrirana večina kopnega.
Tako se vsa našteta različno velika nihanja sončnega obsevanja medsebojno prekrivajo in dajejo kompleksen sekularni potek sprememb sončne konstante ter posledično pomemben vpliv na pogoje za nastanek klime s spremembami količine sprejetega sončnega sevanja. Nihanja sončne toplote so najbolj izrazita, ko so vsi ti trije ciklični procesi v fazi. Takrat so možne velike poledenitve ali popolno taljenje ledenikov na Zemlji.
Podroben teoretični opis mehanizmov vpliva astronomskih ciklov na zemeljsko podnebje je bil predlagan v prvi polovici 20. stoletja. izjemni srbski astronom in geofizik Milutin Milanković, ki je razvil teorijo o periodičnosti ledenih dob. Milankovitch je domneval, da lahko ciklične spremembe v ekscentričnosti Zemljine orbite (njena eliptičnost), nihanje kota naklona rotacijske osi planeta in precesija te osi povzročijo pomembne spremembe podnebja na Zemlji. Na primer, pred približno 23 milijoni let so sovpadla obdobja najmanjše vrednosti ekscentričnosti Zemljine orbite in najmanjše spremembe naklona osi vrtenja Zemlje (prav ta naklon je odgovoren za spremembo letnih časov). 200 tisoč let so bile sezonske podnebne spremembe na Zemlji minimalne, saj je bila Zemljina orbita skoraj krožna, nagib Zemljine osi pa je ostal skoraj nespremenjen. Posledično je bila razlika med poletnimi in zimskimi temperaturami na polih le nekaj stopinj, led se čez poletje ni imel časa stopiti, njegova površina pa se je opazno povečala.
Milankovitcheva teorija je bila večkrat kritizirana, saj so spremembe v sevanju zaradi teh razlogov razmeroma majhna, in izraženi so bili dvomi, ali bi lahko tako majhne spremembe sevanja na visoki zemljepisni širini povzročile znatna podnebna nihanja in povzročile poledenitev. V drugi polovici 20. stol. Pridobljenih je bilo veliko novih dokazov o globalnih podnebnih nihanjih v pleistocenu. Pomemben delež med njimi predstavljajo stebri oceanskih sedimentov, ki imajo pomembno prednost pred kopenskimi sedimenti v tem, da imajo veliko večjo celovitost zaporedja sedimentov kot na kopnem, kjer so sedimenti v vesolju pogosto premaknjeni in vedno znova odloženi. Nato je bila izvedena spektralna analiza takih oceanskih zaporedij, ki segajo v zadnjih približno 500 tisoč let. Za analizo sta bili izbrani dve jedri iz osrednjega Indijskega oceana med subtropsko konvergenco in antarktično oceansko polarno fronto (43–46 °S). To območje je enako oddaljeno od celin in je zato malo prizadeto zaradi nihanj erozijskih procesov na njih. Obenem je za območje značilna precej visoka stopnja sedimentacije (več kot 3 cm/1000 let), tako da je mogoče ločiti klimatska nihanja s periodo, bistveno manjšo od 20 tisoč let. Kot indikatorje podnebnih nihanj smo izbrali relativno vsebnost težkega kisikovega izotopa δO 18 v planktonskih foraminiferah, vrstno sestavo združb radiolarij ter relativno vsebnost (v odstotkih) ene od vrst radiolarij. Cycladophora davisiana. Prvi indikator odraža spremembe v izotopski sestavi oceanske vode, povezane z nastankom in taljenjem ledenih plošč na severni polobli. Drugi indikator prikazuje pretekla nihanja temperature površinske vode (T s) . Tretji indikator je neobčutljiv na temperaturo, a občutljiv na slanost. Vibracijski spektri vsakega od treh indikatorjev kažejo prisotnost treh vrhov (slika 3.4). Največji vrh se pojavi pri približno 100 tisoč letih, drugi največji pri 42 tisoč letih in tretji pri 23 tisoč letih. Prvo od teh obdobij je zelo blizu obdobju spremembe orbitalne ekscentričnosti, faze sprememb pa sovpadajo. Drugo obdobje nihanja podnebnih indikatorjev sovpada z obdobjem sprememb naklona zemeljske osi. V tem primeru se ohrani konstantno fazno razmerje. Nazadnje, tretje obdobje ustreza kvaziperiodični spremembi precesije.
riž. 3.4. Spektri nihanja nekaterih astronomskih parametrov:
1 - nagib osi, 2 - precesija ( A); osončenost pri 55° juž. w. v zimskem času ( b) in 60° S. w. poleti ( V), kot tudi spektre sprememb treh izbranih klimatskih indikatorjev v zadnjih 468 tisoč letih (Hays J.D., Imbrie J., Shackleton N.J., 1976)
Zaradi vsega tega menimo, da so spremembe parametrov zemeljske orbite in nagiba zemeljske osi pomembni dejavniki podnebnih sprememb in kaže na zmagoslavje Milankovičeve astronomske teorije. Navsezadnje je mogoče globalna podnebna nihanja v pleistocenu razložiti prav s temi spremembami (Monin A.S., Shishkov Yu.A., 1979).
Znanstveniki, ki vrtajo v starodavne kamnine v puščavi Arizone, pravijo, da so zaznali postopen premik v Zemljini orbiti, ki se ponovi vsakih 405.000 let in igra vlogo pri naravnih podnebnih variacijah.
Astrofiziki že dolgo domnevajo, da cikel obstaja na podlagi izračunov nebesne mehanike, vendar so avtorji nove študije našli prvi preverljivi fizični dokaz.
Pokazali so, da je bil cikel stabilen stotine milijonov let, začenši s prihodom dinozavrov in deluje še danes. Raziskava bi lahko imela posledice ne le za podnebne raziskave, ampak tudi za naše razumevanje razvoja življenja na Zemlji in razvoja sončnega sistema.
Znanstveniki že desetletja verjamejo, da se Zemljina orbita okoli sonca vsakih 405.000 let spremeni iz skoraj krožne v približno 5-odstotno eliptično in nazaj. Premik naj bi bil posledica kompleksne interakcije z gravitacijskimi vplivi Venere in Jupitra ter drugih teles sončnega sistema, saj vsa krožijo okoli Sonca.
Astrofiziki verjamejo, da je matematika v ozadju cikla zanesljiva do 50 milijonov let, potem pa problem postane preveč zapleten, ker je treba upoštevati preveč dejavnikov.
"Obstajajo tudi drugi, krajši orbitalni cikli, toda ko pogledate nazaj v preteklost, je zelo težko vedeti, s čim imate opravka v danem trenutku, ker se vse nenehno spreminja," je povedal glavni avtor Dennis Kent, strokovnjak za paleomagnetizem na zemeljskem observatoriju Lamont-Doherty na univerzi Columbia in univerzi Rutgers.
Novi dokazi se nahajajo v območju 500 metrov od skale, ki so jo Kent in njegovi soavtorji leta 2013 izvrtali v nacionalni park v Arizoni, kot tudi prejšnja globoka jedra iz predmestja New Yorka in New Jerseyja. Arizonske kamnine so nastale v poznem triasu, pred 209 milijoni do 215 milijoni let, ko so območje prekrivale vijugaste reke, ki so odlagale usedline. Približno v tem času so se začeli razvijati zgodnji dinozavri.
Znanstveniki so preučevali kamnine iz Arizone z analizo vdelanih plasti vulkanskega pepela, ki vsebujejo radioizotope, ki razpadajo s predvidljivo hitrostjo. V sedimentih so zaznali tudi ponavljajoče se obrate v polarnosti magnetnega polja planeta. Ekipa je te podatke nato primerjala z jedri New Yorka in New Jerseyja, ki sta prodrla v stara jezera in tla, ki so ohranila dokaze o menjavanju mokrih in suhih obdobij v zgodovini Zemlje.
Kent in Olsen že dolgo trdita, da so podnebne spremembe, ki so vidne v skalah New Yorka in New Jerseyja, nadzorovane s 405.000-letnim ciklom. Vendar pa ni plasti vulkanskega pepela, da bi lahko določili točne datume. Toda ta jedra vsebujejo obračanje polarnosti, kot so tista v Arizoni.
Z združitvijo dveh nizov podatkov je ekipa pokazala, da sta se obe lokaciji spreminjali hkrati in da je 405.000-letni interval res nekakšen glavni nadzor nad podnebnimi nihanji. Paleontolog Paul Olsen, soavtor študije, je dejal, da cikel neposredno ne spremeni podnebja; namesto tega poveča ali oslabi učinke krajših ciklov, ki delujejo bolj neposredno.
Planetarna gibanja, ki poganjajo podnebne spremembe, so znana kot Milankovitchevi cikli, poimenovani po srbskem matematiku, ki jih je razvil v dvajsetih letih prejšnjega stoletja. Sestavljeni so iz 100.000-letnega cikla na ekscentričnosti Zemljine orbite, podobnega velikemu 405.000-letnemu nihanju; 41.000-letni cikel nagiba Zemljine osi glede na njeno kroženje okoli Sonca; in 21.000-letni cikel, ki ga povzroča nihanje osi planeta. Te spremembe skupaj spremenijo delež sončne energije, ki doseže severno poloblo, to pa vpliva na podnebje.
V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki dokazali, da so Milankovitchevi cikli odgovorni za ponavljajoče se segrevanje in ohlajanje planeta ter s tem za nastanek in prenehanje ledenih dob v zadnjih nekaj milijonih let.
Vendar se še vedno prepirajo o nedoslednostih v podatkih v tem obdobju, pa tudi o razmerju med cikli, z naraščajočimi in padajočimi ravnmi ogljikovega dioksida na eni strani ter očitnimi osnovnimi klimatskimi kontrolami na drugi strani. Še težje je razumeti, kako je vse to delovalo v daljni preteklosti. Prvič, frekvence krajših ciklov so se sčasoma skoraj zagotovo spremenile, vendar nihče ne more zagotovo reči, za koliko.
Po drugi strani pa cikli nenehno vplivajo drug na drugega. Včasih nekateri po učinku ne sovpadajo z drugimi in se medsebojno izničijo; ali pa se lahko več ciklov zvrsti drug za drugim, da sproži nenadne, radikalne spremembe. Računanje o tem, kako bi se vsi lahko ujemali skupaj, postane še težje, če želimo pogledati dlje v preteklost.
Kent in Olsen pravita, da vsakih 405.000 let, ko je orbitalna ekscentričnost na vrhuncu, postanejo sezonske razlike, ki jih povzročajo krajši cikli, intenzivnejše; poletje je bolj vroče, zima pa hladnejša; Sušno obdobje je še bolj suho, deževno še bolj vlažno.
Nasprotno bo 202.500 let kasneje, ko bo Zemljina orbita najbolj krožna. V poznem triasu je bilo iz neznanih razlogov veliko topleje kot zdaj, po številnih ciklih in poledenitve praktično ni bilo. 405.000-letni cikel se je nato pokazal v izmenjujočih se vlažnih in suhih obdobjih. Padavine so dosegle vrhunec, ko je bila orbita najbolj ekscentrična, kar je povzročilo globoke vodne površine, ki so pustile plasti črnega skrilavca v vzhodni Severni Ameriki. Ko je bila orbita najbližje krogu, so se posušile in pustile so svetlejše plasti zemlje.
Zaradi vseh konkurenčnih dejavnikov Kent in Olsen pravita, da se je treba še veliko naučiti. "To je res težak material," je dejal Olsen. »V bistvu uporabljamo enake vrste matematike, kot jih uporabljamo za pošiljanje vesoljskih plovil, in seveda deluje. Toda ko začnete podaljševati medplanetarna gibanja nazaj v preteklost, da ugotovite učinke na podnebje, ne morete trditi, da natančno razumete, kako vse skupaj deluje." Po njegovem mnenju lahko metronomski ritem 405-tisočega cikla pomaga raziskovalcem razumeti to težko zadevo.
Če ste se spraševali, je Zemlja trenutno v skoraj krožnem delu 405.000 letnega obdobja. Kaj to pomeni za nas? "Verjetno nič preveč opaznega," pravi Kent. "Vse to je precej daleč na seznamu mnogih drugih dejavnikov, ki lahko sčasoma vplivajo na podnebje, ki je za nas pomembno." Dennis Kent poudarja, da bi morali biti po Milankovitchevi teoriji na vrhuncu trenda segrevanja v 20.000-letnem ciklu, ki se je končal z zadnjo ledeno dobo; Zemlja se lahko sčasoma spet začne ohlajati v tisočih letih in morda bo takrat nastopila nova ledena doba.
Več informacij: Dennis V. Kent in sod., »Empirični dokazi za stabilnost 405-kiloletnega cikla ekscentričnosti Jupiter–Venera v več sto milijonih let,« PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1800891115
»...Začenjam serijo del o tem, kako vesolje v resnici izgleda.
Ste pripravljeni bralec? No, potem pa vztrajaj in pazi na svoj razum. Zdaj bo res. Ampak najprej mi odgovori na eno vprašanje:
Kako se astronomija razlikuje od astrologije?
V astrologiji poznamo 12 znamenj zodiaka, v astronomiji pa 13 ozvezdij. Zmeelov je dodan tudi vsem znanim. V astrologiji so vsa znamenja razdeljena na mesece, ki jih šteje 12 s približno enakim številom dni - poklon metričnemu sistemu. V astronomiji je vse drugače: krog ima 360 stopinj in vsako ozvezdje ima svoje kotne dimenzije. Konstelacije so različne in njihove kotne magnitude so različne. Če jih pretvorimo v radiane in radiane v dneve, postane povsem jasno, da imajo ozvezdja različno trajanje v dnevih. To pomeni, da Sonce, ki se giblje v različnih ozvezdjih, prehaja skozi njih v različnem številu dni.
Bik – 14.05 – 23.06
Dvojčka 23.06 – 20.07
Rak 20.07 – 11.08
Lev 11.08 – 17.09
Devica 17.09 – 21.10
Tehtnica 21.10 – 22.11
Škorpijon 22.11 – 30.11
Lovilec kač 30.11 – 18.12
Strelec 18.12 – 19.01
Kozorog 19.01 – 16.02
Vodnar 16.02 – 12.03
Ribi 12.03 – 18.04
Oven 18.04 – 14.05
Kot lahko vidite, so glede na astronomska opazovanja resnična ozvezdja Sonca v popolnoma različnih intervalih in vsi astronomski meseci so različni: od 8 dni do 42.
Ne samo, da se Zemlja vrti okoli Sonca, tudi Sonce se vrti okoli določenega središča v ravnini ekliptike. Če si predstavljate geometrijsko figuro torusa, podobno krofu, potem so v sredini samega torusa zodiaki, ki jih lahko opazujemo iz krajev, kjer živi človeštvo na planetu. Na polih je drugačna slika zvezdnega sveta. Osončje se torej giblje po notranjosti krofa, v samem krofu pa so nam vidne zvezde.
Ko je Sonce v enem od ozvezdij zodiaka, ne moremo videti, v katerem je, saj je bela dnevna svetloba in nas zvezda zaslepi, zvezde pa na nebu niso vidne. Kaj delajo astrologi? Točno ob 12. uri ponoči pogledajo v nebo in vidijo, katero ozvezdje je najvišje, nato pa vzamejo ravno nasprotno v ZNAMENJE Zodiaka, narisano v krogu, kjer so vsi meseci skoraj enaki. To določa, v katerem ozvezdju je Sonce zdaj. Ampak to je laž. Pokazal sem, da so ozvezdja na nebu različnih velikosti, kar pomeni, da je zodiak, ki je v svetu sprejet, preprosto konvencija. To pomeni, da znaki zodiaka dejansko predstavljajo fiktivne mesece, ki niso povezani z letnim ciklom.
Če pogledam naprej, želim povedati, da ta celoten sistem s torusom ni negiben, ampak se premika vzdolž določene osi, medtem ko se planeti sončnega sistema premikajo v majhni spirali okoli Sonca, Sonce pa se premika v veliki spirali znotraj torus. ..."
