Milutin Milanković: kosmiline klimatoloogia ja kliimatsüklid

Milutin Milanković (28. mai 1879 – 12. detsember 1958) oli serbia matemaatik, astronoom, geofüüsik, klimatoloog, ehitusinsener ja kirjanik. Ta on tuntud eelkõige kui kosmilise klimatoloogia rajaja ja kui teadlane, kes sidus Maa pikaajalised kliimamuutused planeedi liikumistega ümber Päikese.

Elulugu lühidalt

Milanković sündis Austro-Ungari impeeriumi alal (tänapäeva Horvaatia territooriumil). Hariduse omandas peamiselt tehnika- ja loodusvaldkonnas, töötas esialgu insenerina ning seejärel akadeemilistes ja teaduslikes ametites. Ta töötas välja matemaatilisi meetodeid ja kasutas neid nii atmosfääri soojusbilansi kui ka planeetide kliimat mõjutavate faktorite uurimisel.

Peamised teaduslikud panused

Milanković andis kaks fundamentaalset panust:

Maa päikesepaiste kaanon — põhjalikud arvutused päikeseenergia jaotumisest Maa pinnal erinevatel laiuskraadidel ja aastaaegadel. Tema töö hõlmas ka Maa atmosfääri ülemiste kihtide temperatuuri hindamist ning arvutusi sisemiste Päikesesüsteemi planeetide Merkuuri, Veenuse, Marsi ja Kuu temperatuuritingimuste ning välismaa planeetide atmosfääri sügavuse kohta. Need arvutused moodustasid aluse selleks, kuidas hinnata, milliseid tingimusi teistel taevakehadel võib valitseda.
Milankovitši tsüklite teooria — teaduslik seletus, kuidas Maa pikaajalisi kliimamuutusi mõjutavad Maa pöörlemistelje ja orbiidi muutused ümber Päikese. Need muutused mõjutavad sissetuleva päikeseenergia ruumilist ja ajalikku jaotust ning seeläbi soodustavad jäätumisi ja sulamisi.

Milankovitši tsüklid — kuidas need toimivad

Milankovići mudel keskendus kolmele peamisele orbitaalparameetrile, mille perioodid on eri suurusjärgus ja mis kokku tekitavad pikaajalisi kliimatsünkroonseid mustreid:

Orbiidi ehk ekstsentrilisuse muutused — mõjutavad Maa orbiidi kujut ja seeläbi päikesekiirguse aastalikku varieeruvust (tüüpilised perioodid ~100 000 ja ~400 000 aastat).
Põõnuaegne eeljärk ehk pretsessioon — Maa pöörlemistelje "vääne" ehk pretsessioon muudab aastaaja ja orbiidi suhteid (tsüklid umbes 19 000–23 000 aasta ulatuses).
Telje kalde ehk obliquutsiooni muutused — muutus Maa telje kallet mõjutab päevade pikkuse ja päikeseenergia jaotust laiuskraadide lõikes (peamine periood ~41 000 aastat).

Need muutused ei muuda oluliselt Maa keskmist päikesekiirgust, kuid mõjutavad tugevalt regionaalset ja hooajalist energiabilansi, eriti põhjapoolkera kõrgeid laiuskraadid, kus jahedad suved soodustavad jää tekkimist ja säilimist.

Piirangud ja täiendavad tegurid

Milanković ei väitnud, et orbitaaltsüklid seletavad kõiki kliimamuutusi üksi — tema teooriale on lisaks hulk täiendavaid tegureid, mis võivad kliami tugevasti mõjutada, näiteks hapniku ja süsinikdioksiidi sisaldus atmosfääris, mandrite asukoht ja paigutus, vulkaaniline tegevus, ookeanide ringlus ning jää-aliheduse ja kasvu tagasiside-mehhanismid. Seetõttu on Milankovitši mudel paremalt vaatenurgalt raamistikuks, mille pinnalt saab välja arvutada insolatsiooni ajastusi; lõplik kliimavastus sõltub ka nendest tagasisidetest ja sisemistest protsessidest.

Tõendusmaterjal ja pärand

Alguses kohtas Milankoviće teooria mõningast skepsist, kuid paleokliimaandmed — eelkõige süvamere setetest ja jääproovidest tulenevad isotopesed ja sedimentaarsed jadad — on näidanud rütmilisi signaale, mis vastavad orbitaalsete perioodidega seotud sagedustele. Geoloogilised tunnused rütmiliste mustrite kohta settekivimites on tavalised ning 20. sajandi lõpu ja 21. sajandi alguse uuringud kinnitasid, et orbitaalvariatsioonid mängisid olulist rolli kvaternaarse glatsiaalse tsükli ajastamises.

Tänapäeval on Milutin Milankovići töö paleoklimatoloogia ja astroklimatoloogia alustala: tema nime järgi kutsutakse ka neid pikaajalisi kliimatsükleid sageli "Milankovitši tsükliteks". Tema metoodika ja ideed on endiselt kasutusel, kui püütakse mõista mineviku kliimat ning ette ennustada pikaajalisi muutusi, arvestades nii orbitale forcinguid kui ka atmosfäärilisi tagasisideid.

Küsimused ja vastused

K: Kes oli Milutin Milanković?

V: Milutin Milanković oli serbia matemaatik, astronoom, geofüüsik, klimatoloog, ehitusinsener ja kirjanik.

K: Millised olid tema kaks põhilist panust teadusesse?

V: Tema esimene panus oli "Maa päikesepaiste kaanon", mis selgitas Päikesesüsteemi planeetide kliimat. Ta rajas kosmilise klimatoloogia, arvutades Maa atmosfääri ülemiste kihtide temperatuuri, samuti temperatuuritingimusi Päikesesüsteemi sisemiste planeetide, Merkuuri, Veenuse, Marsi ja Kuu temperatuuritingimusi ning välismaa planeetide atmosfääri sügavust. Teine panus oli tema selgitus selle kohta, kuidas pikaajalised kliimamuutused on põhjustatud Maa pöörlemise ja orbiidi muutustest ümber Päikese; neid tuntakse nüüd Milankovitši tsüklitena.

K: Kuidas seletab tema seletus jääaegu?

V: Tema selgitus seletab jääajaid, ennustades Maa kliimamuutusi, mida võib tulevikus oodata Maa pöörlemise ja orbiidi muutuste põhjal ümber Päikese.

K: Kas tema seletus on täiesti täpne?

V: Ei, tema seletus ei ole täiesti täpne, sest on ka teisi tegureid, nagu hapniku ja süsinikdioksiidi kogus atmosfääris, mandrite asukoht, vulkaanilise tegevuse hulk jne.

K: Kas geoloogilised tõendid rütmiliste tunnuste kohta settekivimites on tavalised?

V: Jah, need on tavalised.

K: Mida ta arvutas teiste planeetide temperatuuride kohta?

V: Ta arvutas temperatuurid Maa atmosfääri ülemistes kihtides, samuti temperatuuritingimused Päikesesüsteemi sisemiste planeetide (Merkuur, Veenus, Marss ja Kuu) ning atmosfääri sügavuse välismaa planeetide puhul.