Milutin Milanković je jedan od naših najpoznatijih, najvažnijih, i najpopularnijih naučnika, i to sa dobrim razlogom. 

Njegovo ime ne nose samo čuveni Milankovićevi ciklusi, koji objašnjavaju uticaj Zemljinog položaja i kretanja na globalnu klimu i pojavu ledenih doba.

Njegovo ime nosi i jedna prestižna medalja Evropske unije geonauka, krateri na Mjesecu i Marsu, jedan asteroid, kao i jedan park i jedan bulevar u Beogradu, gde je proveo najveći dio svog života.

Teorije Milutina Milankovića, koje povezuju kretanje nebeskih tela sa dugoročnim promjenama u klimi, na vrlo upečatljiv način pokazuju kompleksnost klimatskog sistema Zemlje, ali predstavljaju i jedan veliki naučni trijumf.  

Naime, Milanković je bio jedan od rijetkih naučnika koji je napravio predviđanje (kasnije će se ispostaviti tačno), a da nije imao ni relevantna mjerenja fenomena kojim se bavio. 

Milanković je ukazao na vezu između položaja i kretanja Zemlje, i Zemljine klime

U svom radu, Milanković je pokušao da objasni vezu između nebeskih i klimatskih  fenomena, odnosno kako spore, ali pravilne i ciklične promjene u Zemljinom položaju i kretanju oko Sunca izazivaju takođe spore, pravilne i ciklične promene u Zemljinoj klimi, tj. dovode do nastanka i nestanka ledenih doba.

Pretpostavio je da najveći uticaj imaju tri različite promjene u Zemljinom kretanju.

Prva se tiče putanje Zemlje. Svi znamo iz školskih klupa da je putanja Zemlje jedna elipsa oko Sunca, ali ta putanja zapravo nije konstantnog oblika. Ona se polako mijenja iz oblika koji je blizu savršenog kruga, do izduženije elipse, pa nazad. Ovaj cjelokupni ciklus je jako spor i traje oko 110.000 godina. 

Druga promjena odnosi se na nagib Zemljine rotacije. Opet, školski udžbenici nas uče da je Zemlja „nagnuta” u svojoj rotaciji, što pokazuju i gotovo svi globusi, ali i ugao nagiba ose rotacije se polako mijenja, od 22,1° do 24,5° i opet nazad. Tom ciklusu treba 41.000 godina da se „vrati” u stanje iz kojeg smo počeli da ga pratimo.

Treća promjena je takozvana precesija, i takođe se tiče Zemljine rotacije. Naime, Zemlja „leluja” u svojoj rotaciji, kao čigra kada počne da završava svoje kretanje. Precesija traje 26.000 godina, i nju je prvi primjetio još starogrčki astronom Hiparh, koji je zabilježio blago „pomjeranje” udaljenih zvezda sa njihove očekivane putanje (kako precesija izgleda iz geocentričke perspektive). 

Precesija utiče na godišnja doba na Zemlji: primjera radi, u ovom trenutku je zima na severnoj hemisferi tokom perioda kada je Zemlja najbliža Suncu, ali to će se preokrenuti za oko 13.000 godina. Već možete da naslutite kako ovakve promjene mogu da utiču na Zemljinu klimu.

„Zemlja u toku svog kretanja dobija relativno konstantnu količinu energije od Sunca, ali se raspodjela te energije razlikuje po poluloptama i geografskim širinama”,

dr Vladimir Đurđević, Institut za meteorologiju, Fizički fakultet u Beogradu

Usljed ova tri procesa, Zemlja u toku svog kretanja dobija relativno konstantnu količinu energije od Sunca, ali se raspodjela te energije razlikuje po poluloptama i geografskim širinama. 

Milankovićeva (tačna) pretpostavka bila je da ove promjene u rotaciji, koje dovode do pravilnog i cikličnog smanjenja Sunčeve energije na sjevernim geografskim širinama, dovode i do pojave ledenih doba. 

Da bismo razumjeli kako ledena doba nastaju usljed ovih nebeskih promjena, potrebno je da u računicu uključimo i klimatski sistem Zemlje, što čini cijeli proces znatno kompleksnijim. Ali istovremeno, nauka je u decenijama nakon Milankovićeve smrti potvrdila njegove pretpostavke: promjene u Zemljinom kretanju zaista dovode do smjene ledenih doba, a zbog toga se i ova tri opisana ciklusa i zovu Milankovićevi ciklusi.

Ledena doba izazivaju Milankovićevi ciklusi i povratne sprege u Zemljinoj klimi

Lice Zemlje se drastično mijenja tokom ledenog doba. U njihovom vrhuncu, globalna temperatura pada za 4 do 6 °C, led debljine i do nekoliko kilometara spušta se ka umjerenim geografskim širinama, a nivo svjetskih mora pada i za 100 metara. Zatim počinje period otopljavanja, pa opet postepenog hlađenja do novog ledenog doba, a cijeli ciklus traje oko 100.000 godina. Mi se trenutno nalazimo „između” dva ledena doba, u periodu koji se naziva interglacijal, koji je, perspektive radi, duži od celokupne istorije ljudske civilizacije. 

Ali Milankovićevi ciklusi nisu dovoljno jake promjene da sami izazovu ovako drastične oscilacije u Zemljinoj klimi. Oni zapravo pokreću, kao inicijalna kapisla, jedan kompleksan sistem povratnih sprega unutar klimatskih sistema Zemlje, i svi oni zajedno uzrokuju smjenu ledenih doba i interglacijala. 

Kakve su to povratne sprege?

„Do početka ledenog doba dolazi ne onda kada promjene u Zemljinoj rotaciji dovedu do hladnijih zima, već kada dovedu do hladnijih ljeta”

dr Vladimir Đurđević, Institut za meteorologiju, Fizički fakultet u Beogradu

Jedna je albedo. Naime, do početka ledenog doba dolazi ne onda kada promjene u Zemljinoj rotaciji dovedu do hladnijih zima, već kada dovedu do hladnijih leta, što je isto bila Milankovićeva pretpostavka. Kada je na sjevernoj hemisferi ljeto hladnije, onda se na njoj topi manje snijega i leda koji su akumulirani tokom zime. Neistopljene, bijele površine blizu polova imaju veliki albedo, tj. veliku sposobnost refleksije Sunčevog zračenja.

Vidite kako snijeg i led sami čine povratnu spregu: što ih je više, to odbijaju više Sunčeve energije, što usporava njihovo topljenje i pomaže njihovom širenju, što ih čini još sposobnijim da odbijaju Sunčevu energiju… 

Dugoročno, ovaj proces, pokrenut položajem Zemlje u svojoj rotaciji, dovodi do smanjenja prosječne temperature, ali i do smanjenja nivoa svjetskih mora (jer sve više vode ostaje „zarobljeno” u ledu). 

Ali ni albedo nije dovoljan da objasni drastične promjene do kojih dolazi tokom ledenih doba. Za to nam je potreban i ugljen-dioksid, koji stvara još jednu povratnu spregu.

Naime, ugljen-dioksid je važan sastojak efekta staklene bašte: ovaj gas, iako se u Zemljinoj atmosferi nalazi u vrlo malim količinama, zadržava toplotu i sprečava da energija iz Sunca brzo „pobjegne” iz Zemljine atmosfere.

Ali ni njegova koncentracija nije konstantna kada posmatramo hiljade i hiljade godina Zemljine istorije. I ona isto osciluje – i to najpre zato što se hlade svjetski okeani

„Zajedno, svi ovi procesi, koje pokreću promjene u raspodeli Sunčeve energije usljed Milankovićevih ciklusa, dovode do relativno pravilnih, cikličnih smjena hladnih i toplih perioda u istoriji Zemlje”. 

dr Vladimir Đurđević, Institut za meteorologiju, Fizički fakultet u Beogradu

Što je more hladnije, to je ono i sposobnije da apsorbuje ugljen-dioksid iz atmosfere. Kada počne proces hlađenja planete, usljed povećanog albeda koji su inicirali Milankovićevi ciklusi, mora počinju da apsorbuju veće količine ugljen-dioksida iz atmosfere i njegova koncentracija polako opada: sa „normale” od oko 270 ppm na minimum od oko 180 ppm tokom ledenih doba (ppm je skraćenica za parts per million, pa ovaj broj pokazuje koliki je udio ugljen-dioksida u atmosferi Zemlje). 

Pošto se smanjuje koncentracija ugljen-dioksida, „smanjuje” se i efekat staklene bašte, pa se Zemlja i time dalje hladi, što opet hladi mora, i čini da se koncentracije ugljen-dioksida dalje smanjuju – opet, kao što vidimo, jedna povratna sprega.

Ove povratne sprege se „preokreću” tek onda kada se promijeni i položaj Zemlje u odnosu na Sunce, i kada Zemlja uđe u jednako dugoročan proces grijanja i topljenja. Zajedno, svi ovi procesi, koje pokreću promjene u raspodjeli Sunčeve energije usljed Milankovićevih ciklusa, dovode do relativno pravilnih, cikličnih smjena hladnih i toplih perioda u istoriji Zemlje.

Vrijednost Milankovićevog rada je u tome što je on ove promjene predvidio prije nego što su postojali detaljni podaci o trajanju ledenih doba. 

Zapravo, svjetska nauka nije odmah prihvatila njegova predviđanja. Dugo se smatralo da su promjene u Zemljinom kretanju nedovoljne da objasne pojavu i nestanak ledenih doba – sve do sedamdesetih godina prošlog vijeka. 

Tada su, decenijama nakon Milankovićeve smrti, nova mjerenja sedimenata sa dna okeana na južnoj polulopti otkrila cikluse koji su se u potpunosti uklapali sa periodikom promjena Zemljinog kretanja. Zabilježene u sedimentima bile su oscilacije temperatura na 23.000, 42.000 i 110.000 godina – Milanković je, drugim riječima, bio u pravu.

Milankovićevi ciklusi su, nažalost, daleko sporiji od antropogenih klimatskih promjena

Ali ova mjerenja su ukazala na još jednu činjenicu: slijedeći Milankovićeve cikluse i zabilježene promjene, Zemljina sjeverna polulopta se danas nalazi u procesu glacijacije, tj. hlađenja, koje će trajati narednih nekoliko hiljada godina. Međutim, kao što to možemo da vidimo iz godine u godinu, to se trenutno ne dešava.

Razlog je u tome što Milankovićevi ciklusi ne mogu da objasne, niti da preduprede aktuelne klimatske promjene, za koje je najprije krivo sagorijevanje fosilnih goriva.

Da se razumijemo, bilo bi lijepo kada bi Milankovićevi ciklusi bili uzročnici klimatskih promjena kojima svjedočimo posljednjih decenija. Isto tako, bilo bi lijepo i da oni mogu da nas „spasu” od klimatskih promjena, jer je Zemlja trenutno u fazi „hlađenja”. U tom slučaju, samo bi trebalo da sačekamo da se stvari reše same od sebe. 

Nažalost, to nije slučaj. Zašto? Glavna razlika između Milankovićevih ciklusa grijanja i hlađenja, koji su prirodni, i aktuelnih, antropogenih klimatskih promjena je vremenska razmjera. 

„U uslovima antropogenih klimatskih promjena, za mog života se desila promjena od oko 1 °C na globalnom nivou. Usljed Milankovićevih ciklusa, za takvu promjenu potrebne su hiljade i hiljade godina: još uvijek je, drugim riječima, nisu vidjele ni piramide u Gizi”

dr Vladimir Đurđević, Institut za meteorologiju, Fizički fakultet u Beogradu

Po aktuelnim mjerenjima, svjedoci smo globalnom zagrevanju od oko 1,2 °C u odnosu na sredinu 19. vijeka. Ovakav stepen zagrijevanja je daleko, neuporedivo brži od onoga što nam govore Milankovićeve teorije. 

Evo jednog jednostavnog poređenja: u uslovima antropogenih klimatskih promjena, za mog života se desila promjena od oko 1 °C na globalnom nivou. Usljed Milankovićevih ciklusa, za takvu promjenu potrebne su hiljade i hiljade godina: još uvijek je, drugim riječima, nisu vidjele ni piramide u Gizi. 

Klimatske promjene se dešavaju paralelno sa promjenama koje izazivaju Milankovićevi ciklusi – samo što su od njih brže i jače, i mi nemamo vremena da „čekamo” na prirodno hlađenje koje će dovesti do sljedećeg ledenog doba.

Da su krivac emisije gasova staklene bašte, a prije svega ugljen-dioksida, ukazuju nam i aktuelna mjerenja koncentracija ugljen-dioksida u atmosferi. U posljednjih nekoliko miliona godina, koncentracije CO₂ u Zemljinoj atmosferi prirodno osciluju između 270 i 180 ppm, sa minimumima blizu vrhunaca ledenih doba. 

Međutim, od sredine 19. vijeka do danas, ona su, usljed sagorijevanja fosilnih goriva, porasla na čak 425 ppm – što je porast od preko 50%, brzinom koja je daleko veća od prirodne.

Ovo sve, naravno, ni na koji način ne utiče na naučnu i civilizacijsku vrijednost Milankovićevog rada. Njegovi ciklusi nam, između ostalog, nude sliku prirodnih oscilacija Zemljine klime,  pokazuju nam koliko je uticaj čovjeka nesrazmjeran kao i koliko je sam klimatski sistem osjetljiv na promjene koje nam se čine malim. Otkrivaju nam i način rada klimatskog sistema Zemlje, i činjenicu da Zemlja ne može sama da riješi problem koji mi uporno pravimo. 

Ono što Zemlja može jeste da postepeno vrati stvari u normalu, ali samo onda kada mi najzad prvo smanjimo, a onda i zaustavimo emisije CO₂ u atmosferu.

Autor teksta: dr Vladimir Đurđević