Милутин Миланковић је један од наших најпознатијих, најважнијих, и најпопуларнијих научника, и то са добрим разлогом. 

Његово име не носе само чувени Миланковићеви циклуси, који објашњавају утицај Земљиног положаја и кретања на глобалну климу и појаву ледених доба.

Његово име носи и једна престижна медаља Европске уније геонаука, кратери на Мјесецу и Марсу, један астероид, као и један парк и један булевар у Београду, где је провео највећи дио свог живота.

Теорије Милутина Миланковића, које повезују кретање небеских тела са дугорочним промјенама у клими, на врло упечатљив начин показују комплексност климатског система Земље, али представљају и један велики научни тријумф.  

Наиме, Миланковић је био један од ријетких научника који је направио предвиђање (касније ће се испоставити тачно), а да није имао ни релевантна мјерења феномена којим се бавио. 

Миланковић је указао на везу између положаја и кретања Земље, и Земљине климе

У свом раду, Миланковић је покушао да објасни везу између небеских и климатских  феномена, односно како споре, али правилне и цикличне промјене у Земљином положају и кретању око Сунца изазивају такође споре, правилне и цикличне промене у Земљиној клими, тј. доводе до настанка и нестанка ледених доба.

Претпоставио је да највећи утицај имају три различите промјене у Земљином кретању.

Прва се тиче путање Земље. Сви знамо из школских клупа да је путања Земље једна елипса око Сунца, али та путања заправо није константног облика. Она се полако мијења из облика који је близу савршеног круга, до издуженије елипсе, па назад. Овај цјелокупни циклус је јако спор и траје око 110.000 година. 

Друга промјена односи се на нагиб Земљине ротације. Опет, школски уџбеници нас уче да је Земља „нагнута” у својој ротацији, што показују и готово сви глобуси, али и угао нагиба осе ротације се полако мијења, од 22,1° до 24,5° и опет назад. Том циклусу треба 41.000 година да се „врати” у стање из којег смо почели да га пратимо.

Трећа промјена је такозвана прецесија, и такође се тиче Земљине ротације. Наиме, Земља „лелуја” у својој ротацији, као чигра када почне да завршава своје кретање. Прецесија траје 26.000 година, и њу је први примјетио још старогрчки астроном Хипарх, који је забиљежио благо „помјерање” удаљених звезда са њихове очекиване путање (како прецесија изгледа из геоцентричке перспективе). 

Прецесија утиче на годишња доба на Земљи: примјера ради, у овом тренутку је зима на северној хемисфери током периода када је Земља најближа Сунцу, али то ће се преокренути за око 13.000 година. Већ можете да наслутите како овакве промјене могу да утичу на Земљину климу.

„Земља у току свог кретања добија релативно константну количину енергије од Сунца, али се расподјела те енергије разликује по полулоптама и географским ширинама”,

др Владимир Ђурђевић, Институт за метеорологију, Физички факултет у Београду

Усљед ова три процеса, Земља у току свог кретања добија релативно константну количину енергије од Сунца, али се расподјела те енергије разликује по полулоптама и географским ширинама. 

Миланковићева (тачна) претпоставка била је да ове промјене у ротацији, које доводе до правилног и цикличног смањења Сунчеве енергије на сјеверним географским ширинама, доводе и до појаве ледених доба. 

Да бисмо разумјели како ледена доба настају усљед ових небеских промјена, потребно је да у рачуницу укључимо и климатски систем Земље, што чини цијели процес знатно комплекснијим. Али истовремено, наука је у деценијама након Миланковићеве смрти потврдила његове претпоставке: промјене у Земљином кретању заиста доводе до смјене ледених доба, а због тога се и ова три описана циклуса и зову Миланковићеви циклуси.

Ледена доба изазивају Миланковићеви циклуси и повратне спреге у Земљиној клими

Лице Земље се драстично мијења током леденог доба. У њиховом врхунцу, глобална температура пада за 4 до 6 °Ц, лед дебљине и до неколико километара спушта се ка умјереним географским ширинама, а ниво свјетских мора пада и за 100 метара. Затим почиње период отопљавања, па опет постепеног хлађења до новог леденог доба, а цијели циклус траје око 100.000 година. Ми се тренутно налазимо „између” два ледена доба, у периоду који се назива интерглацијал, који је, перспективе ради, дужи од целокупне историје људске цивилизације. 

Али Миланковићеви циклуси нису довољно јаке промјене да сами изазову овако драстичне осцилације у Земљиној клими. Они заправо покрећу, као иницијална каписла, један комплексан систем повратних спрега унутар климатских система Земље, и сви они заједно узрокују смјену ледених доба и интерглацијала. 

Какве су то повратне спреге?

„До почетка леденог доба долази не онда када промјене у Земљиној ротацији доведу до хладнијих зима, већ када доведу до хладнијих љета”

др Владимир Ђурђевић, Институт за метеорологију, Физички факултет у Београду

Једна је албедо. Наиме, до почетка леденог доба долази не онда када промјене у Земљиној ротацији доведу до хладнијих зима, већ када доведу до хладнијих лета, што је исто била Миланковићева претпоставка. Када је на сјеверној хемисфери љето хладније, онда се на њој топи мање снијега и леда који су акумулирани током зиме. Неистопљене, бијеле површине близу полова имају велики албедо, тј. велику способност рефлексије Сунчевог зрачења.

Видите како снијег и лед сами чине повратну спрегу: што их је више, то одбијају више Сунчеве енергије, што успорава њихово топљење и помаже њиховом ширењу, што их чини још способнијим да одбијају Сунчеву енергију… 

Дугорочно, овај процес, покренут положајем Земље у својој ротацији, доводи до смањења просјечне температуре, али и до смањења нивоа свјетских мора (јер све више воде остаје „заробљено” у леду). 

Али ни албедо није довољан да објасни драстичне промјене до којих долази током ледених доба. За то нам је потребан и угљен-диоксид, који ствара још једну повратну спрегу.

Наиме, угљен-диоксид је важан састојак ефекта стаклене баште: овај гас, иако се у Земљиној атмосфери налази у врло малим количинама, задржава топлоту и спречава да енергија из Сунца брзо „побјегне” из Земљине атмосфере.

Али ни његова концентрација није константна када посматрамо хиљаде и хиљаде година Земљине историје. И она исто осцилује – и то најпре зато што се хладе свјетски океани

„Заједно, сви ови процеси, које покрећу промјене у расподели Сунчеве енергије усљед Миланковићевих циклуса, доводе до релативно правилних, цикличних смјена хладних и топлих периода у историји Земље”. 

др Владимир Ђурђевић, Институт за метеорологију, Физички факултет у Београду

Што је море хладније, то је оно и способније да апсорбује угљен-диоксид из атмосфере. Када почне процес хлађења планете, усљед повећаног албеда који су иницирали Миланковићеви циклуси, мора почињу да апсорбују веће количине угљен-диоксида из атмосфере и његова концентрација полако опада: са „нормале” од око 270 ppm на минимум од око 180 ppm током ледених доба (ppm је скраћеница за parts per million, па овај број показује колики је удио угљен-диоксида у атмосфери Земље). 

Пошто се смањује концентрација угљен-диоксида, „смањује” се и ефекат стаклене баште, па се Земља и тиме даље хлади, што опет хлади мора, и чини да се концентрације угљен-диоксида даље смањују – опет, као што видимо, једна повратна спрега.

Ове повратне спреге се „преокрећу” тек онда када се промијени и положај Земље у односу на Сунце, и када Земља уђе у једнако дугорочан процес гријања и топљења. Заједно, сви ови процеси, које покрећу промјене у расподјели Сунчеве енергије усљед Миланковићевих циклуса, доводе до релативно правилних, цикличних смјена хладних и топлих периода у историји Земље.

Вриједност Миланковићевог рада је у томе што је он ове промјене предвидио прије него што су постојали детаљни подаци о трајању ледених доба. 

Заправо, свјетска наука није одмах прихватила његова предвиђања. Дуго се сматрало да су промјене у Земљином кретању недовољне да објасне појаву и нестанак ледених доба – све до седамдесетих година прошлог вијека. 

Тада су, деценијама након Миланковићеве смрти, нова мјерења седимената са дна океана на јужној полулопти открила циклусе који су се у потпуности уклапали са периодиком промјена Земљиног кретања. Забиљежене у седиментима биле су осцилације температура на 23.000, 42.000 и 110.000 година – Миланковић је, другим ријечима, био у праву.

Миланковићеви циклуси су, нажалост, далеко спорији од антропогених климатских промјена

Али ова мјерења су указала на још једну чињеницу: слиједећи Миланковићеве циклусе и забиљежене промјене, Земљина сјеверна полулопта се данас налази у процесу глацијације, тј. хлађења, које ће трајати наредних неколико хиљада година. Међутим, као што то можемо да видимо из године у годину, то се тренутно не дешава.

Разлог је у томе што Миланковићеви циклуси не могу да објасне, нити да предупреде актуелне климатске промјене, за које је најприје криво сагоријевање фосилних горива.

Да се разумијемо, било би лијепо када би Миланковићеви циклуси били узрочници климатских промјена којима свједочимо посљедњих деценија. Исто тако, било би лијепо и да они могу да нас „спасу” од климатских промјена, јер је Земља тренутно у фази „хлађења”. У том случају, само би требало да сачекамо да се ствари реше саме од себе. 

Нажалост, то није случај. Зашто? Главна разлика између Миланковићевих циклуса гријања и хлађења, који су природни, и актуелних, антропогених климатских промјена је временска размјера. 

„У условима антропогених климатских промјена, за мог живота се десила промјена од око 1 °C на глобалном нивоу. Усљед Миланковићевих циклуса, за такву промјену потребне су хиљаде и хиљаде година: још увијек је, другим ријечима, нису видјеле ни пирамиде у Гизи”

др Владимир Ђурђевић, Институт за метеорологију, Физички факултет у Београду

По актуелним мјерењима, свједоци смо глобалном загревању од око 1,2 °C у односу на средину 19. вијека. Овакав степен загријевања је далеко, неупоредиво бржи од онога што нам говоре Миланковићеве теорије. 

Ево једног једноставног поређења: у условима антропогених климатских промјена, за мог живота се десила промјена од око 1 °C на глобалном нивоу. Усљед Миланковићевих циклуса, за такву промјену потребне су хиљаде и хиљаде година: још увијек је, другим ријечима, нису видјеле ни пирамиде у Гизи. 

Климатске промјене се дешавају паралелно са промјенама које изазивају Миланковићеви циклуси – само што су од њих брже и јаче, и ми немамо времена да „чекамо” на природно хлађење које ће довести до сљедећег леденог доба.

Да су кривац емисије гасова стаклене баште, а прије свега угљен-диоксида, указују нам и актуелна мјерења концентрација угљен-диоксида у атмосфери. У посљедњих неколико милиона година, концентрације CO₂ у Земљиној атмосфери природно осцилују између 270 и 180 ppm, са минимумима близу врхунаца ледених доба. 

Међутим, од средине 19. вијека до данас, она су, усљед сагоријевања фосилних горива, порасла на чак 425 ppm – што је пораст од преко 50%, брзином која је далеко већа од природне.

Ово све, наравно, ни на који начин не утиче на научну и цивилизацијску вриједност Миланковићевог рада. Његови циклуси нам, између осталог, нуде слику природних осцилација Земљине климе,  показују нам колико је утицај човјека несразмјеран као и колико је сам климатски систем осјетљив на промјене које нам се чине малим. Откривају нам и начин рада климатског система Земље, и чињеницу да Земља не може сама да ријеши проблем који ми упорно правимо. 

Оно што Земља може јесте да постепено врати ствари у нормалу, али само онда када ми најзад прво смањимо, а онда и зауставимо емисије CO₂ у атмосферу.

Аутор текста: др Владимир Ђурђевић