cambios climáticos y mecánica celeste
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Cambios climáticos y Mecánica Celeste. Antonio Elipe Grupo de Mecánica Espacial Universidad de Zaragoza. glaciación. ( Del fr. glaciation ). 1. f. Formación de hielo. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Cambios climáticos y
Mecánica Celeste
Cambios climáticos y
Mecánica Celeste
Antonio ElipeGrupo de Mecánica Espacial
Universidad de Zaragoza
glaciación.
(Del fr. glaciation).
1. f. Formación de hielo.
2. f. Formación de glaciares.
3. f. Geol. Cada una de las grandes invasiones de hielo que en épocas remotas acontecieron en zonas muy extensas de distintos continentes.
mecánico, ca. (Del lat. mechanicus, y este del gr.
).
1. adj. Perteneciente o relativo a la mecánica.
11. f. Parte de la física que trata del equilibrio y del movimiento de los cuerpos sometidos a cualquier fuerza.
mecánica celeste. 1. f. Rama de la astronomía que estudia los
movimientos de los astros por la interacción gravitatoria.
GlaciacionesGlaciaciones
• Louis AgassizSociedad Suiza de Ciencias Naturales
• Neuchâtel 26-VII-1837
Bloques erráticosBloques erráticos
Bloques erráticosBloques erráticos
Bloques erráticosBloques erráticos
¿ Origen?Arrastre glaciarDiluvio universalGrandes olasIcebergs (Lyell)Otros ….
¿Cómo habían llegado a las montañas?
GlaciaresGlaciares
• 1815 Perraudin: marcas glaciares, morrenas
• 1852 Groelandia
• 1880 Antártida
Aceptada: Escocia, Suiza, Escandinavia
Rechazada: Países costeros
GlaciaresGlaciares
¿Cómo se forman Glaciares?¿Cómo se forman Glaciares?
• Apilamiento de nieve• 30 m hielo• ¿longitud y velocidad ?
• Cantidad de nieveCae, evapora y funde
• ¿Equilibrio?• Sí, pero dinámico
Confirmación de GlaciaciónConfirmación de Glaciación
• Línea de morrenas en USA• 45 m alta• Desde Long Island hasta Washington
• Capa de hielo en glaciación = = 13 veces la de hoy en el hemisf. norte
• Espesor de 1 km
• ¿De dónde procedía el agua?
Confirmación de GlaciaciónConfirmación de Glaciación
• ¿Cuánto debía bajar el nivel del mar?• 30 m cambios en las costas• La corteza y manto se hunden
• ¿Qué pasó en el deshielo?• Respuesta inmediata (sube nivel del mar)• Respuesta gradual (sube terreno, 50 cm/siglo)
• En 1875 se tenía mapa completo de varias glaciaciones
PreguntasPreguntas
• ¿Qué agente causó las glaciaciones?
• ¿Por qué se retiró el hielo?
• ¿Volverá a haber nuevas glaciaciones?
RespuestasRespuestas
• Actividad solar
• Polvo entre Sol y Tierra
• Concentración de CO2
• Astronómica (Mecánica Celeste)
1842: J.A. Adhémar1842: J.A. Adhémar
1842: J.A. Adhémar1842: J.A. Adhémar
• Primav + Verano = Otoño + Invier. + 7 días
• Hemisferio norte se calienta
• Hemisferio sur se enfría
• ¿ha sido siempre así? NO
Elementos orbitalesElementos orbitales
• a semi eje• e excentricidad• I inclinación• ángulo Nodo• ángulo periastro• P periodo
Son funciones del tiempo t
Precesión (Hiparco S.3 B.C.)Precesión (Hiparco S.3 B.C.)
Precesión (Hiparco S.3 B.C.)Precesión (Hiparco S.3 B.C.)
Las estaciones se adelantan !
Periodo de 26.000 años
Precesión + PerihelioPrecesión + Perihelio
Periodo de 22.000 años
20 Marzo
21 Dic21 Junio
22 Sep
21 Dic
22 Sep
21 Junio
20 Marzo
20 Marzo
21 Junio
22 Sep
21 Dic
CASI HOY
HACE 5.500 AÑOS
HACE 11.500 AÑOS
D’AlembertD’Alembert
La cantidad total de calor recibido por un hemisferio durante un año es igual a la recibida por el otro.
Corrientes marinas (von Humbolt)
James Croll (1864)James Croll (1864)
James Croll (1864)James Croll (1864)
• Adhémar + cambios en la excentricidad
• Dispone de la teoría de Le Verrier (1856)• Planetas excepto Neptuno
• Hipótesis:• Disminución de la cantidad de luz en el
invierno favorece la acumulación de nieve.• Aumento de la capa de nieve aumenta el frío al
reflejarse la luz.
Diferentes excentricidadesDiferentes excentricidades
James Croll (1864)James Croll (1864)
• Condiciones:• Órbita muy excéntrica• Solsticio de invierno muy alejado el Sol
• Conclusión:• La última etapa glaciar comenzó hace 250.000
años y acabó hace 80.000 años• Ha habido más glaciaciones• Épocas Glaciares e Interglaciares
Milutin MILANKOVITCH (1879-1958)Milutin MILANKOVITCH (1879-1958)
• Ph. D. Viena 1904• Prof. Univ. Belgrado
1909• « Teoría matemática
capaz de descubrir los climas de la Tierra, Marte y Venus, hoy y en el pasado »
• Toda su vida
Milutin MILANKOVITCHMilutin MILANKOVITCH
• Teoría de Pilgrim (1904)• Precesión, excentricidad y oblicuidad para
1.000.000 años
Milutin MILANKOVITCHMilutin MILANKOVITCH
• Cantidad de radiación solar en cada estación y en cada latitud• Distancia y ángulo de incidencia (Newton)
• 1ª Guerra de los Balcanes
• « El problema de la teoría astronómica de las glaciaciones » (1914)• Oblicuidad es un factor muy importante
Cambios en OblicuidadCambios en Oblicuidad
Cambios en OblicuidadCambios en Oblicuidad
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Milutin MILANKOVITCHMilutin MILANKOVITCH
• 1ª Guerra Mundial• Prisionero varios meses• Reclamado en Budapest
• « Teoría matemática del fenómeno del calor producido por radiación solar » (1920)
• Köppen (meteorólogo) y Wegener (geólogo)
Milutin MILANKOVITCHMilutin MILANKOVITCH
• Curvas de radiación solar• Varias latitudes 55º, 60º y 75º
• ¿Causa de una glaciación ?
• Köppen: Disminución de calor en verano
Milutin MILANKOVITCH 1941Milutin MILANKOVITCH 1941
Günz, Mindel, Riss y Würm
Milutin MILANKOVITCH 1941Milutin MILANKOVITCH 1941
Amplio periodo interglaciar 22.000 años
Dataciones GeológicasDataciones Geológicas
• Espesor de capas sedimentarias
Dataciones GeológicasDataciones Geológicas
• Carbono radiactivo (Libby, 1949)• Norma:
« If it’s organic, collect it and date it »• Validez < 40.000 años• Fin última glaciación 18.000 años• Extiende la datación hasta 100.000 años
• Milankovitch Teor. se abandona
En el fondo del mar …En el fondo del mar …
• 1872 H.M.S. Challenger • El fondo marino era una capa de sedimentos• Cerca continentes: arena, barro, etc (ríos)• Lejos continentes: Ozoos
• (fósiles animales y plantas microscópicas) Plankton
• > 4000 m no hay registros orgánicos
• < 4000 m • Aguas calientes: foraminíferos• Aguas frías: radiolarios y diatomeas
En el fondo del mar …En el fondo del mar …
• 1947 registros de 15 m • 3 capas diferentes
• Capas 1 y 3 Globorotalia menardii• Aguas cálidas
• Capa 2, ausente
• Distinta concentración CaCO3
• Ericson supone 9 glaciaciones en Pleistoceno
Dataciones ….Dataciones ….
• Isótopos del Oxígeno • Aguas calientes abundancia de O18 (Urey) • Medir O18/O16 en fósiles y saber la temperatura
del agua cuando el organismo estaba vivo.• Variación de sólo 2º• Concentración de O18 depende del espesor de la
capa de hielo• Más de 200 registros por año. Emiliani
Dataciones ….Dataciones ….
• Brunhes (1906) descubre el cambio en la dirección magnética de la Tierra
• Matuyama (1926) descubre una nueva inversión• …. Más inversiones magnéticas.• (1963) Épocas de Brunhes y de Matuyana
hace 700.000 años.
Proyecto CLIMAPProyecto CLIMAP
• > 100 científicos de USA y Europa
• Elaborar un mapa de la superficie terrestre durante la última glaciación
• Medir las oscilaciones del clima durante el Pleistoceno
Proyecto CLIMAP V28-238Proyecto CLIMAP V28-238
Proyecto CLIMAPProyecto CLIMAP
Proyecto CLIMAPProyecto CLIMAP
Hays, Imbrie & Shackleton, Science 194 (1976)
« It is concluded that changes in the earth’s orbital geometry are the fundamental cause of the succesion of Quaternary ice ages »
¿Tema de investigación hoy?¿Tema de investigación hoy?
• Extender el periodo de integración• Datos precisos de planetas
• Masas, periodos, distancias, etc.• Misones espaciales
• Teorías planetarias precisas• Bretagnon, Laskar (BDL), Standish (JPL), …
• Aplicación a insolación• Berger, Laskar, Zhu, …
¿Tema de investigación hoy?¿Tema de investigación hoy?
• Laskar et al. A&A 428 (2004)• Teoría semianalítica, • Perturbaciones 9 planetas, potencial terrestre y lunar,
relatividad, y resonancias de frecuencias• > 150.000 términos polinómicos• Paso de integración ~ 300 años• -250 M años < Solución < + 250 M años
• Sistema caótico!• - 50 M años < Solución precisa < + 25 M años
Semieje mayorSemieje mayor
ExcentricidadExcentricidad
OblicuidadOblicuidad
Longitud del díaLongitud del día
¿Futuro?¿Futuro?
¿Futuro Caliente?¿Futuro Caliente?
1850
1966
L’Argentière