Menyingkap Misteri Iklim Bumi | Bumi dengan teratur mengalami bergantian antara periode es dan periode lebih hangat (interglacial)
Cuaca di Bumi kita adalah teka-teki menarik, dan dasar pemahaman fluktuasinya adalah bahwa Bumi secara teratur berubah antara masa-masa dingin (glasial) dan masa-masa hangat (interglasial). Selama 2 juta tahun terakhir, hal ini terungkap berkat karya ahli astronomi Serbia, Milutin Milanković.
Ini seperti pola alam dari iklim atau cuaca di Bumi yang bergantian antara fase dingin dan hangat. Sebenarnya, “glaciasi” dan “deglasiasi” ini langsung terkait dengan sinar matahari yang diterima Bumi atau panas yang diterimanya.
Siklus Milankovitch orbit dan inti. Incredio, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons
Milutin Milanković
Milutin Milanković (1879–1958), matematikawan dan astronom Serbia, memberikan kontribusi penting pada ilmu pengetahuan global. Dua kontribusi utamanya adalah “Kanon Insolasi Bumi”, yang mengkarakterisasi iklim planet di Tata Surya, dan penjelasan siklus Milankovitch, yang memahami perubahan iklim jangka panjang Bumi karena perubahan posisi relatif terhadap Matahari. Penjelasan ini sebagian menjelaskan zaman es masa lalu dan memproyeksikan perubahan iklim di masa depan
Milutin Milanković (1879–1958), matematikawan dan astronom Serbia, memberikan kontribusi penting pada ilmu pengetahuan global. [1], Public domain, via Wikimedia Commons
3 Parameter astronomi memengaruhi cuaca di Bumi, menyebabkannya berubah antara fase dingin dan hangat
Ilmuwan visioner ini mengungkap tiga parameter astronomi penting yang berperan penting dalam membentuk iklim bumi:
1. Kemiringan Bumi: Kemiringan yang Memandu Musim
Kemiringan (inklinasi) sumbu bumi, yang dikenal dengan istilah obliquity, ibarat kompas musiman planet Bumi. Rentang kemiringannya berkisar antara 21,90 dan 24,50°, menonjolkan perbedaan antar musim. Saat Bumi kita mengorbit (berputar) mengelilingi Matahari, kemiringan ini menentukan luasnya sinar matahari yang diterima, sehingga memengaruhi intensitas musim kita.
Perbandingan kemiringan sumbu rotasi terhadap bidang orbit tiga planet: Bumi, Uranus, Venus. Bayangkan sebuah planet berputar seperti gasing. Jika Anda menggunakan tangan kanan dan melengkungkan jari ke arah yang sama dengan putaran planet, ibu jari Anda akan menunjuk ke kutub positif. Kemiringan putaran planet dibandingkan orbitnya disebut kemiringan sumbu. Untuk Bumi, suhunya sekitar 23°; untuk Uranus, suhunya sekitar 97°, dan untuk Venus, suhunya sekitar 177°. Tfr000 (talk) 13:49, 2 April 2012 (UTC), CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
2. Eksentrisitas Bumi: Tarian Kosmik Mengelilingi Matahari
Meskipun Bumi membutuhkan waktu sekitar 365 hari untuk menyelesaikan orbitnya mengelilingi matahari, jalurnya bukanlah lingkaran yang sempurna. Milanković memperkenalkan konsep eksentrisitas, mengungkapkan bahwa orbit bumi menjadi lebih elips setiap 100.000 tahun. Tarian kosmik ini mempengaruhi kedekatan kita dengan matahari, menyebabkan variasi jumlah panas yang kita terima.
Orbit elips berdasarkan eksentrisitas. Phoenix7777, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
3. Presesi Ekuinoks: Perputaran Bumi yang Anggun (Goyangan pada orbit Bumi)
Bayangkan Bumi berputar seperti gasing yang berputar —inilah presesi ekuinoks. Selama 23.000 tahun yang mengejutkan, arah sumbu rotasi bumi bergeser dalam gerakan melingkar. Presesi ini menambahkan perubahan menarik pada musim kita, memastikan musim tersebut tidak terjadi secara konsisten di lokasi yang sama.
Presesi sumbu rotasi bumi akibat gaya pasang surut yang ditimbulkan oleh gravitasi Bulan dan Matahari. Bayangkan poros bumi seperti gasing berputar yang bergetar seiring waktu. Goyangan ini disebut gerakan presesi. Gambar tengah menunjukkan bagaimana goyangan ini mengubah tempat munculnya Matahari sepanjang tahun (ekuinoks). Gambar sebelah kanan menunjukkan bagaimana Bintang Utara berubah dalam waktu yang sangat lama akibat goyangan ini. Vega adalah bintang terang yang berperan dalam tarian kosmik ini. NASA, Mysid, Public domain, via Wikimedia Commons
Ketika Bumi lebih jauh dari matahari, suhu menjadi lebih sejuk, memengaruhi iklim global di Bumi kita.
Presesi apsidal—orbit berputar secara bertahap seiring waktu. WillowW, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons
Presesi ekliptika
Bayangkan orbit bumi seperti putaran yang goyah, naik turun. Goyangan ini disebut “kecenderungan orbital”. Saat ini, goyangan bumi sekitar 1,57° dibandingkan putaran utama Tata Surya (seperti putaran Yupiter).
Ada goyangan lain yang disebut “presesi ekliptika”. Ini seperti tarian berputar-putar di orbit Bumi. Perputaran ini membutuhkan waktu sekitar 70.000 tahun untuk diselesaikan jika kita melihatnya dari Bumi. Tapi jika kita melihatnya dari sudut yang berbeda, itu lebih seperti 100.000 tahun.
Anehnya, kedua goyangan ini, baik yang berumur 70.000 tahun maupun yang berumur 100.000 tahun, bertepatan dengan waktu terjadinya zaman es besar di Bumi. Sepertinya mereka semua adalah bagian dari rutinitas “tarian” yang sama.
Bayangkan sebuah gasing yang berputar. Saat Anda mendorong atau menarik sisi-sisinya, ia mulai bergoyang, dan goyangan ini disebut presesi. Demikian pula, tarikan gravitasi Matahari dan Bulan terhadap tonjolan Bumi membuat planet kita bergetar secara perlahan, seperti gasing yang berputar. Goyangan ini, yang disebabkan oleh gaya di luar pusat, disebut juga presesi. Ini seperti setiap bagian bumi yang berputar mencoba untuk jatuh, namun rotasinya mengangkatnya kembali, menciptakan efek presesi secara keseluruhan. Lucas Vieira, Public domain, via Wikimedia Commons
Wawasan Milanković terhadap ketiga fenomena astronomi ini membantu kita menguraikan tarian ritmis antara zaman es dan periode hangat. Namun eksplorasi kita terhadap iklim bumi tidak berhenti sampai di sini.
Over the last 500 million years, the Earth’s climate has gone through different phases. The graph shows the three major ice ages: Andean-Saharan (450 million years ago), Karoo (300 million years ago), and Late Cenozoic. There was also a milder cold period or ice age during the Jurassic-Cretaceous (150 million years ago). Dragons flight, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Dua Tambahan: Mutasi dan Siklus Matahari
Selain trio Milanković, kita temui dua pengaruh tambahan: mutasi dan siklus matahari.
1. Mutasi, dalam konteks orbit Bumi, merujuk pada perubahan kecil atau variasi dalam cara planet kita bergerak mengelilingi matahari.
Bayangkan Bumi seperti penari yang anggun berputar di angkasa. “Tarian” ini tidak selalu sama; ia memiliki variasinya sendiri, yang disebut mutasi. Mutasi ini dapat mengubah cara sinar matahari didistribusikan di seluruh planet. Bergantung pada gerakan tarian, beberapa daerah mendapatkan lebih banyak sinar matahari, dan yang lain mendapatkan lebih sedikit. Pergeseran sinar matahari ini dapat memengaruhi suhu, menyebabkan periode iklim yang lebih dingin (glasial) atau lebih hangat (interglasial).
Lebih sederhana lagi: Bayangkan itu seperti penyesuaian kecil dalam jalur yang dilalui Bumi saat bergerak di ruang angkasa.
Bayangkan memandang Bumi dari atas, dengan fokus pada empat musim—musim semi, musim panas, musim gugur, dan musim dingin. Pemandangan ini berasal dari utara, dan kita tidak memikirkan tentang udara di sekitar bumi—tidak ada awan, tidak ada senja. Gambar tersebut menunjukkan Bumi pada waktu yang berbeda-beda saat mengelilingi matahari sepanjang tahun. Tauʻolunga, CC0, via Wikimedia Commons
2. Siklus matahari: mengacu pada pola perubahan aktivitas matahari yang teratur. Ini seperti matahari yang mengalami suasana hati yang berbeda-beda dalam jangka waktu tertentu.
Selain itu, siklus matahari, perubahan ritmis dalam aktivitas matahari, berkontribusi pada perubahan pola iklim bumi.
Sekarang, mari kita bicara tentang Matahari. Ini seperti seorang penabuh genderang kosmis, yang memainkan ritme dalam siklus. Siklus matahari ini adalah cara Matahari mengubah keluaran energinya. Saat Matahari menaikkan atau menurunkan panasnya sedikit, Bumi akan merasakan dampaknya. Sepertinya Matahari sedang bermain-main dengan termostat planet kita. Perubahan halus pada energi matahari ini dapat mempengaruhi iklim bumi, sehingga berkontribusi terhadap pergantian periode glasial dan interglasial.
Lebih sederhananya: Bayangkan matahari memiliki rutinitasnya sendiri, yang terkadang menjadi lebih aktif dan terkadang berkurang, mirip seperti kita memiliki musim yang berbeda di Bumi.
Matahari melewati siklus yang berlangsung sekitar 11 tahun. Selama siklus ini, ada kalanya matahari sangat aktif (solar maksimum) dan ada kalanya kurang aktif (solar minimum), diukur dengan menghitung bintik matahari. Para ilmuwan memperkirakan matahari akan menjadi sangat sibuk pada tahun 2013 dengan sekitar 69 bintik matahari, dan ternyata mereka benar. Pada tahun 2016, matahari semakin sibuk, dan puncak kedua ini lebih besar dari puncak pertama. Namun, dibandingkan dengan masa sibuk pada tahun 1906, siklus ini lebih kecil. David Hathaway, NASA, Marshall Space Flight Center, Public domain, via Wikimedia Commons
Kesimpulan
Kesimpulannya, iklim bumi merupakan simfoni yang diatur oleh unsur-unsur astronomi. Pengungkapan Milanković tentang kemiringan, eksentrisitas, dan presesi, dikombinasikan dengan nada halus mutasi dan siklus matahari, membentuk lembaran musik surgawi yang memandu tarian iklim planet kita sepanjang waktu. Memahami para pemain kunci ini tidak hanya memperkaya pengetahuan kita tentang masa lalu bumi namun juga memberikan wawasan mengenai ritme iklim kita saat ini.
Meskipun kita masih mencari tahu semua detailnya, para ilmuwan secara luas menerima siklus Milankovitch sebagai faktor kunci dalam menentukan waktu terjadinya zaman es dan periode hangat di Bumi. Misteri mengapa siklus berubah dari 41.000 menjadi 100.000 tahun terus membuat penasaran para peneliti.
Sources: CleverlySmart, NASA, National Centers for Environmental Information (in pdf.), AGU Journals
Sumber foto: Tumisu via Pixabay
Bumi berputar lebih cepat dan lebih cepat | Apakah Berbahaya?
