Paramètres de Milanković
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Les paramètres de Milanković (appelés aussi cycles de Milanković) sont en réalité la combinaison de trois phénomènes. L'excentricité, l'obliquité et la précession. Milutin Milanković a en effet compris que ces trois éléments avaient pour conséquence les changements climatiques naturels. Ces changements climatiques naturels ont pour principale conséquence les périodes glaciaires et interglaciaires.
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Les paramètres sur Terre
Nous considérons tout d'abord que le Soleil ne se déplace pas. (nous n'avons pas à prendre en compte le déplacement du Soleil dans l'espace).
NB : Lorsque cela n'est pas précisé, l'hémisphère nord est pris en exemple pour les étés ou les hivers.
L'excentricité terrestre
La Terre décrit dans l'espace une ellipse dont le Soleil occupe l'un des foyers, mais cette ellipse se déforme (d'un aplatissement maximum de 7%) et se déplace dans l'espace (comme si elle oscillait de gauche à droite). En effet, au cours du temps, la distance Terre/Soleil est encadrée par les distances 129 000 000 et 187 100 000 km. Actuellement, la distance Terre/Soleil admise est de 149 597 870,691 km, soit un aplatissement de 1,67%.
Cette excentricité est due aux attractions gravitationnelles entre la Terre et les autres planètes du système solaire ainsi que le Soleil. Chaque planète attirant la Terre selon les lois de Newton, et les forces qu'elles lui appliquent n'étant pas les mêmes, il est simple à comprendre que l'orbite terrestre varie. La périodicité du phénomène est double, la première est d'environ 100 000 ans et la seconde de 413 000 ans.
L'obliquité terrestre
L'inclinaison terrestre varie entre 21,8° et 24,4°. Actuellement, elle est de 23°26,5'. Cette obliquité est due aux interactions gravitationnelles que la Terre subit des étoiles plus éloignées. La périodicité de ce phénomène est de 41 000 ans. Cette variation est faible: par comparaison, l'obliquité martienne varie entre 20° et 60°. En fait, c'est la lune (et l'effet des marées) qui stabilise la Terre.
La précession terrestre
La Terre ne tourne pas sur elle-même comme un ballon parfaitement sphérique mais plutôt comme une toupie car elle est soumise à la précession. Cette précession provient du fait que les attractions du Soleil et de la Lune ne sont pas uniformes sur Terre à cause du bourrelet équatorial de la Terre. Ceci a deux conséquences différentes.
D'un côté, cela va influer sur l'indication du Pôle Nord céleste (quelle étoile nous indique le nord). Reprenons pour cela notre toupie
- La toupie tourne dans un premier temps droite puis en perdant sa vitesse, sa tige va commencer à dessiner une sorte de cercle.
Cette tige sur Terre est en réalité l'axe nord-sud (passant par les deux pôles géographiques), cet axe dessine dans l'espace un cercle par rapport au pôle Nord céleste (qui ne varie pas). L'axe nord-sud effectue le cercle complet en 25 760 ans. Aujourd'hui, l'étoile polaire (qui nous sert de pôle nord) se situe à 0,8° du pôle Nord céleste.
D'un autre côté, cela influe sur ce que l'on appelle la précession des équinoxes (ce qui détermine les « changements de saisons » astronomiquement parlant).
Le point vernal rétrograde (se déplace vers l'ouest) de 50,38'' par an, mais la précession due aux autres planètes du système solaire (donc hors Soleil et Lune) est de 0,12'' dans le sens inverse; donc la précession se fait de 50,26'' par an vers l'ouest.
La nutation
Nous avons dit plus haut que la rotation terrestre sur elle même était responsable de la précession terrestre qui se remarque par un cercle (fictif dans l'espace). En fait, dire que ce cercle est parfait, c'est oublier l'attraction de la Lune (et du Soleil mais dans un rôle mineur) et la nutation (qui est une conséquence de cette attraction). En effet, la Lune attire la Terre (nous pouvons d'ailleurs le voir avec le phénomène des marées) et cette attraction se remarque par une légère oscillation (ressemblant à une sinusoïde) du cercle de précession. Le motif de ce phénomène dure 18,6 ans.
Le phénomène résulte du fait que l'influence de la Lune n'est pas toujours identique au cours du temps : elle est minimale lorsque la distance angulaire entre la Lune et l'équateur est la plus petite, elle est maximale lorsque la distance est la plus grande. Comme ce phénomène n'est pas très influent pour le sujet, nous allons l'ignorer pour les conséquences des paramètres de Milanković.
Les conséquences sur Terre
Les conséquences de l'excentricité terrestre
La précession est l'un des facteurs les plus importants dans les changements climatiques naturels puisque la Terre à la périhélie peut recevoir de 20 à 30% d'énergie (émise par le Soleil) de plus qu'à l'aphélie. Étant donné que l'excentricité n'est pas liée aux changements de saisons, cela peut avoir deux conséquences différentes :
- si l'été correspond à la périhélie et l'hiver à l'aphélie alors la Terre reçoit beaucoup d'énergie en été et moins en hiver, donc il y a des étés «chauds» et des hivers «froids».
- si par contre l'été correspond à l'aphélie et l'hiver à la périhélie (comme «plus ou moins» actuellement), la Terre reçoit peu d'énergie en été mais plus en hiver, donc les étés sont «frais» et les hivers sont «doux».
Les conséquences de l'obliquité terrestre
L'obliquité possède une influence sur les saisons, en effet, si la Terre est dans une période de forte inclinaison par rapport au Soleil, alors les saisons seront très marquées (différences importantes entre été et hiver) et à l'inverse une faible inclinaison homogénéise les saisons (peu de différences entre l'été et l'hiver).
Cependant, il faut préciser que ces différences se sentent seulement lorsque que l'on s'éloigne de l'équateur, en effet au niveau de l'équateur, l'obliquité ne change rien. (il n'y a pas de saisons perceptibles dans un climat équatorial)
Les conséquences de la précession terrestre
La précession a deux conséquences. La première n'a aucune influence sur les changements climatiques, (elle est indiquée pour information), l'étoile qui pointe le pôle nord céleste change avec le temps. En effet, aujourd'hui il s'agit de Polaris mais dans 12 000 ans, ce sera Véga.
Plus intéressant, la précession des équinoxes qui n'influencent pas directement les changements de température, en fait la précession est responsable de la date du changement de saisons (printemps/été par exemple). Il faut savoir que les saisons sont délimitées par ce que l'on appelle la ligne des solstices et la ligne des équinoxes.
- Exemple simple: lorsque la Terre dépasse la ligne des solstices le jour du solstice d'été, la Terre rentre dans l'été.
La précession agit donc sur la croix formée par ces lignes, elle la fait tourner autour du Soleil. En d'autres termes, le 21 juin n'est pas (astronomiquement parlant) toujours le jour du solstice d'été.
De cela, nous pouvons donc dire qu'une année selon le calendrier n'équivaut pas à une année astronomique.
- Plus simplement, les 365,25 jours ne correspondent pas à un tour (parfait) de la Terre autour du Soleil.
Cet effet est donc indirect, mais pour les scientifiques, il est important.
Les conséquences de ces trois facteurs
Ces trois facteurs combinés ont donc différentes conséquences:
- La variation d'énergie solaire reçue sous les hautes latitudes au cours de l'année
- Les différences de température entre les continents et les océans à cause de l'albédo
- Les variations sur les changements de saison (plus élevées aux hautes latitudes)
- Les différences de température entre les hémisphères dues à l'inclinaison
- Par contre, ces paramètres n'ont aucune influence sur la quantité totale annuelle d'énergie solaire reçue par la Terre
Confirmation de cette théorie
Il s'agit ici bien sûr d'une théorie parmi d'autres, mais les scientifiques pensent qu'elle est la plus probable pour expliquer les changements climatiques naturels. Suite au forage de Vostok (Antarctique), les chercheurs ont pu étudier le rapport 18O/ 16O (qui est noté δ 18O) dans la glace extraite.
En effet, ils se sont aperçus que la courbe représentant le rapport 18O/ 16O avait des similitudes avec la courbe issue des cycles de Milanković. Et étant donné que la correspondance température / δ 18O est fermement établie, on peut alors penser que les paramètres de Milanković peuvent être la cause des changements climatiques naturels.
Généralisation aux autres planètes
Les paramètres de Milanković ne sont pas des particularités terrestres, toutes les planètes (satellites...) subissent ces facteurs mais puisque la vie ne s'est pas développée sur les objets que nous connaissons, les cycles de Milanković n'y sont pas pertinents.
Articles connexes
- Changements climatiques
- Oxygène et utilisation pour conforter cette théorie.
