Desde hace tiempo se sabe que estos cambios se deben en
parte a los cambios graduales en la órbita de la Tierra, los llamados ciclos de
Milankovitch:
·
Excentricidad
de la órbita de la Tierra: actualmente la distancia media de la Tierra al
Sol es de 149,6 millones de quilómetros. Como la órbita es una elipse, la
distancia mayor de la Tierra al Sol es de 152,1 millones de quilómetros y la
menor de 146,1. La excentricidad es, por tanto, (152,1-149,6)/149,6de 1,7 % .
Se sabe que la excentricidad de
la órbita varía con un ciclo principal de unos 405.000 años, con ciclos
secundarios de unos 100.000 años, pudiendo pasar del 0 % al 5%.
El aumento de la excentricidad
de la órbita terrestre provoca el incremento del contraste verano-invierno en
un hemisferio y la reducción de ese contraste en el otro, dependiendo en cada
caso de las estaciones en que ocurran el afelio y el perihelio. Por ejemplo, si
en un hemisferio el verano coincide con el perihelio y el invierno con el
afelio, y la excentricidad es alta, la radiación solar veraniega será muy
intensa y la radiación invernal será muy débil. Por el contrario, en el otro
hemisferio, los contrastes estacionales estarán muy atenuados, ya que el verano
coincidirá con el afelio y el invierno con el perihelio.
·
Inclinación
del eje terrestre de rotación: varía de 22,1 a 24,5o con un
período de unos 41.000 años. Cuando el valor es alto, la diferencia de
insolación estacional es grande y, viceversa, si el ángulo fuese cero no habría
estaciones.
·
Precesión de los equinoccios: es el cambio lento
y gradual en la orientación del eje de rotación de la Tierra, como si se
tratara de una peonza. Su período es de unos 26.000 años. Este lento movimiento
de peonza, es debido a que la Tierra no es perfectamente esférica, pues está algo
achatada en los polos y engordada en el Ecuador.
Hoy día, durante el solsticio de
invierno del hemisferio norte (22 de diciembre) la Tierra se encuentra próxima
al punto de su órbita más cercano al Sol, el perihelio, que alcanza el 3 de enero.
La distancia al Sol durante esos días es la más corta del año, unos 147
millones de kilómetros, y por esa razón la Tierra en su conjunto recibe esos
días el máximo de calor.
Por el contrario, durante el
solsticio de verano del hemisferio norte (21 de junio) la Tierra se encuentra
próxima al punto de su órbita más alejado del Sol, el afelio, que alcanza el 4
de Julio. La distancia al Sol es la más larga del año, 152 millones de
kilómetros, es decir unos 5 millones más que en el perihelio, y la Tierra en su
conjunto recibe esos días un 3,5 % menos de energía solar.
A lo largo de los milenios van
cambiando las fechas del perihelio y del afelio. Hace 13.000 años el perihelio
ocurría en junio y el afelio en diciembre. Lo contrario de ahora.
El ciclo de precesión de los
equinoccios es probablemente más determinante en el clima de las zonas
tropicales que en las polares, en donde parece jugar un papel más importante la
oblicuidad del eje.
Los cambios en la excentricidad de la órbita terrestre están
causados por la influencia gravitatoria de Venus y Júpiter, y se repiten
regularmente cada 405,000 años. Pero no ha sido hasta hace poco que un equipo
de geólogos ha encontrado la primera evidencia de estos cambios en la órbita de
la Tierra: sedimentos y muestras de núcleos rocosos que proporcionan un
registro geológico de cómo y cuándo tuvieron lugar.
El estudio que describe sus hallazgos, titulado "Empirical evidence for stability of the 405-kiloyear Jupiter–Venus eccentricity cycle over hundreds of millions of years", que ha sido publicado recientemente en las Actas de la
Academia Nacional de Ciencias de EE. UU.
Según los registros fósiles, también se sabe que estos
ciclos tuvieron un profundo impacto en la vida en la Tierra, lo que
probablemente tuvo un efecto en el curso de las especies de la evolución.
Los autores del estudio obtuvieron muestras de sedimentos de
la cuenca de Newark, un lago prehistórico que abarcaba la mayor parte de Nueva
Jersey, y una muestra de roca central de la Formación Chinle en el Parque
Nacional del Bosque Petrificado en Arizona. Esta muestra mide aproximadamente
518 metros de largo, 6,35 cm de diámetro, y su formación se data en el Período
Triásico, hace de 202 a 253 millones de años.
Parque
Nacional del Bosque Petrificado en Arizona
Posteriormente, el equipo relacionó las inversiones en el
campo magnético de la Tierra -donde cambian el polo norte y sur- con los
sedimentos con y sin circonitas (minerales con uranio que permiten la datación
radiactiva) y con los ciclos climáticos en el registro geológico. Estas
comparaciones mostraron fue que el ciclo de 405,000 años es el patrón
astronómico más regular relacionado con la órbita anual de la Tierra alrededor
del Sol.
muestra de roca central de la Formación Chinle en el Parque
Nacional del Bosque Petrificado en Arizona
Los resultados indicaron además que el ciclo ha sido estable
durante cientos de millones de años y todavía está activo en la actualidad. Esto
constituye la primera evidencia verificable de que la mecánica celeste ha
desempeñado un papel histórico en los cambios naturales en el clima de la
Tierra. Es un resultado sorprendente, porque este largo ciclo, que se había
predicho a partir de movimientos planetarios desde hace unos 50 millones de
años, se ha confirmado hasta al menos 215 millones de años.
Anteriormente, los astrónomos habían calculado este ciclo de
manera relativamente fiable hasta alrededor de hace 50 millones de años, pero
el problema se volvió demasiado complejo antes de esta fecha debido a que
muchos movimientos cambiantes entraron en juego. Hay otros ciclos orbitales más
cortos, pero cuando miras hacia el pasado, es muy difícil saber con cuál te
enfrentas en un momento dado, porque cambian con el tiempo. Ahora se ha
demostrado, mediante pruebas geológicas, que este ciclo de la variación de la
excentricidad de la órbita terrestre no es puramente teórico y que es estable con el tiempo.
