วัฏจักรมิลานโควิช (Milankovitch Cycles) ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวเซอร์เบีย มิลูติน มิลานโควิช ผู้พัฒนาทฤษฎีที่อธิบายว่า “การเปลี่ยนแปลงของวงโคจรโลกและการเอียงแกนโลกส่งผลต่อรูปแบบสภาพภูมิอากาศในระยะยาว” โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องของการเกิด ยุคน้ำแข็ง (Ice Age) วัฏจักรเหล่านี้ ซึ่งกินเวลานับหมื่นถึงหลายแสนปี เกิดจากปัจจัยทางดาราศาสตร์หลัก 3 ประการ ได้แก่ 1) ความรีของวงโคจร (Eccentricity) 2) การเอียงของแกนโลก (Obliquity) และ 3) การส่ายของแกนโลก (Precession) แต่ละปัจจัยทำงานร่วมกันเพื่อเปลี่ยนแปลงปริมาณและการกระจายของพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลก ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการกำหนดรูปแบบภูมิอากาศของโลก

เพิ่มเติม : ยุคน้ำแข็ง (Ice Age)

1) ความรีของวงโคจร

ความรีของวงโคจร (Eccentricity) หมายถึง ระดับที่วงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์เบี่ยงเบนจากทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ ในระยะเวลา 100,000 ปี วงโคจรของโลกจะเปลี่ยนแปลงระหว่างเกือบเป็นวงกลม (รีต่ำ) และวงรีมากขึ้น (รีสูง)

• ผลกระทบต่อพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อวงโคจรของโลกมีความรีสูง ระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์จะแตกต่างกันมากในแต่ละฤดูกาล ส่งผลให้ฤดูร้อนและฤดูหนาวมีความรุนแรงมากขึ้นในช่วงที่โลกอยู่ใกล้หรือไกลจากดวงอาทิตย์
• ตัวกระตุ้นยุคน้ำแข็ง วัฏจักรความรีนี้มีความสำคัญต่อการกำหนดช่วงเวลาของยุคน้ำแข็งและช่วงอบอุ่น ระหว่างที่วงโคจรมีความรีสูง ความแตกต่างในพลังงานแสงอาทิตย์สามารถเพิ่มความสุดขั้วของสภาพภูมิอากาศ ในขณะที่ความรีต่ำช่วยให้ฤดูกาลมีความเสถียร
• การทำงานร่วมกับวัฏจักรอื่น ความรีของวงโคจรทำงานร่วมกับการส่ายของแกนโลก (Precession) ซึ่งช่วยเพิ่มหรือลดผลกระทบต่อรูปแบบการรับแสงอาทิตย์

2) การเอียงของแกนโลก

การเอียงของแกนโลก (Obliquity) หมายถึง มุมระหว่างแกนหมุนของโลกกับระนาบวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ มุมนี้มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างประมาณ 22.1° ถึง 24.5° ในวัฏจักรระยะเวลา 41,000 ปี

ปัจจุบันแกนโลกเอียงไปจากเส้นตั้งฉากกับระนาบแห่งวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เท่ากับ 23.5°

• ความแตกต่างในฤดูกาล การเปลี่ยนแปลงของมุมเอียงส่งผลต่อการกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ระหว่างเส้นศูนย์สูตรและขั้วโลก มุมที่เอียงมากขึ้นจะเพิ่มความแตกต่างระหว่างฤดูร้อนและฤดูหนาว ในขณะที่มุมที่เอียงน้อยลงจะลดความสุดขั้วนี้
• ผลกระทบต่อขั้วโลก การเอียงของแกนโลกส่งผลอย่างมากต่อขั้วโลก เมื่อแกนเอียงมากขึ้น พื้นที่ขั้วโลกจะได้รับแสงอาทิตย์ในช่วงฤดูร้อนมากขึ้น ซึ่งทำให้น้ำแข็งละลายและอาจลดพื้นที่ปกคลุมน้ำแข็ง
• กลไกป้อนกลับทางภูมิอากาศ ผลกระทบของการเอียงของแกนโลกที่มีต่อขั้วโลกสามารถกระตุ้นกลไกป้อนกลับ เช่น การเปลี่ยนแปลงของ อัตราการสะท้อนแสง (Albedo) ซึ่งส่งผลต่อระบบภูมิอากาศโดยรวม

เพิ่มเติม : การหาอายุด้วยวิธีเทียบเคียง

3) การส่ายของแกนโลก

การส่ายของแกนโลก (Precession) เป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของทิศทางที่แกนหมุนของโลกชี้ไปในอวกาศ มีระยะเวลาในวัฏจักรประมาณ 26,000 ปี

• การเปลี่ยนแปลงเวลาของฤดูกาล การส่ายของแกนโลกส่งผลให้เวลาเกิดฤดูกาลเปลี่ยนไป เช่น จุดวิษุวัต (Equinox) และ อายัน (Solstice) จะเกิดในช่วงเวลาที่ต่างกันของวงโคจร
• การกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ การโยกนี้เปลี่ยนแปลงการกระจายพลังงานแสงอาทิตย์ระหว่างซีกโลก ซึ่งสามารถทำให้ฤดูร้อนในซีกโลกหนึ่งร้อนขึ้น ในขณะที่ฤดูร้อนในอีกซีกหนึ่งเบาลง
• การขยายผลกระทบฤดูกาล เมื่อการส่ายของแกนโลกทำงานร่วมกับความรีของวงโคจร ผลลัพธ์ที่ได้อาจทำให้ฤดูกาลมีความแตกต่างกันอย่างมาก โดยเฉพาะในซีกโลกเหนือ

ความเป็นวัฏจักร

การทำงานร่วมกันระหว่าง 1) ความรีของวงโคจร 2) การเอียงของแกนโลก และ 3) การส่ายของแกนโลก ก่อให้เกิดผลกระทบที่ซับซ้อนต่อภูมิอากาศของโลก วัฏจักรเหล่านี้ไม่ได้ทำงานอย่างเป็นอิสระ แต่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเพื่อกำหนดปริมาณและรูปแบบการกระจายพลังงานแสงอาทิตย์

1) ยุคน้ำแข็ง-ยุคอบอุ่น การจัดเรียงของวัฏจักรเหล่านี้ทำให้เกิดช่วงเวลาที่มีพลังงานแสงอาทิตย์ต่ำในละติจูดสูง ซึ่งเอื้อต่อการก่อตัวของแผ่นน้ำแข็ง หรือช่วงเวลาที่มีพลังงานแสงอาทิตย์สูง ซึ่งทำให้น้ำแข็งละลาย

2) กลไกป้อนกลับของระบบภูมิอากาศ กลไกป้อนกลับ เช่น การสะท้อนแสงของน้ำแข็ง ความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจก และรูปแบบการไหลเวียนของมหาสมุทร มีบทบาทในการขยายผลกระทบของวัฏจักรเหล่านี้ต่อภูมิอากาศ

หลักฐานสนับสนุน

1) แกนน้ำแข็ง การวิเคราะห์แกนน้ำแข็งจากแอนตาร์กติกาและกรีนแลนด์แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศเป็นวัฏจักรที่สอดคล้องกับวัฏจักรมิลานโควิช โดยการวัดอัตราส่วนออกซิเจนในแกนน้ำแข็งสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำแข็งและอุณหภูมิในอดีต

2) ตะกอนทะเล ชั้นตะกอนในทะเลมีซากฟอสซิลและสัญญาณทางเคมีที่บันทึกอุณหภูมิมหาสมุทรและปริมาณน้ำแข็งในอดีต ซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของวงโคจร

3) แบบจำลองภูมิอากาศในอดีต แบบจำลองภูมิอากาศที่รวมการเปลี่ยนแปลงวงโคจรสามารถจำลองเหตุการณ์ภูมิอากาศในอดีตได้อย่างแม่นยำ รวมถึงช่วงเวลาของยุคน้ำแข็ง

เพิ่มเติม : 5 แนวทางสืบพยาน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ 

ผลต่อภูมิอากาศปัจจุบัน

แม้ว่าวัฏจักรมิลานโควิชจะมีบทบาทกำหนดภูมิอากาศของโลกในระยะเวลานับล้านปี แต่ในปัจจุบัน บทบาทของมันลดน้อยลงเมื่อเทียบกับผลกระทบที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์

เพิ่มเติม : มีวิธีไหนบ้างที่ทำให้ภูมิอากาศโลกเปลี่ยนแปลงได้

1) สถานะวงโคจรปัจจุบัน ปัจจุบันโลกอยู่ในช่วงที่มีความรีของวงโคจรต่ำ มุมเอียงแกนปานกลาง และช่วงการส่ายของแกนโลกที่เอื้อต่อสภาพภูมิอากาศที่ค่อนข้างเสถียร

2) การเปลี่ยนแปลงในอนาคต ในระยะเวลานับหมื่นปี วัฏจักรมิลานโควิชจะยังคงส่งผลต่อภูมิอากาศของโลก อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วจากกิจกรรมของมนุษย์อาจรบกวนรูปแบบตามธรรมชาตินี้

สรุป วัฏจักรมิลานโควิชเป็นกรอบแนวคิดที่ทรงพลังในการทำความเข้าใจประวัติศาสตร์ภูมิอากาศของโลก รวมถึงช่วงเวลาและความรุนแรงของยุคน้ำแข็ง การทำงานร่วมกันที่ซับซ้อนของวัฏจักรเหล่านี้และกลไกป้อนกลับทางภูมิอากาศแสดงถึงความซับซ้อนของระบบภูมิอากาศโลก แม้ว่าบทบาทของวัฏจักรเหล่านี้ในปัจจุบันจะถูกลดทอนลงจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากมนุษย์ แต่การศึกษาวัฏจักรมิลานโควิชยังคงมีความสำคัญต่อการเข้าใจความแปรปรวนตามธรรมชาติของภูมิอากาศและแนวโน้มในอนาคต

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth