Teoria de Milankovic: Ciclos Orbitais

Prévia do material em texto

1/6
O avô da ciência climática, a teoria de Milankovic de um complexo ciclo de feedback – o clima
impulsionado viria a definir o campo.
Ilustração de Keiran O’Brien
A jornada de Milutin Milankovic pela vida levou mais do que sua parcela justa de desvios e tangentes
inesperados. Algumas dessas diversões estavam bem fora de seu controle. Nascido em 1896 em uma
cidade na fronteira entre a Croácia e a Sérvia, alguns dos principais eventos europeus do thséculo XX
eram simplesmente inescapáveis. As tangentes mais convincentes, porém, foram escolhas deliberadas
cujos ecos ainda podem ser sentidos hoje.
O quadro teórico que Milankovic desenvolveu para a compreensão das mudanças climáticas continua
sendo um pilar fundamental nesse campo hoje. De acordo com uma biografia, ele escolheu o campo, já
que era uma “área de pesquisa tranquila que evitava os tipos de questões de pesquisa que poderiam
levar a uma concorrência feroz entre os cientistas”.
De acordo com a compreensão das razões das eras glaciais periódicas em escalas de tempo
geológicas, ele se deparou com uma das questões definidoras do próximo século.
Milankovic começou sua carreira profissional em 1903 como engenheiro em Viena. Ele se tornou um
especialista em concreto armado, uma experiência que o ajudou a subir nas fileiras do campo, até que
em 1909 lhe foi oferecido uma posição em matemática teórica na Universidade de Belgrado.
O trabalho que ele fez em Belgrado nas próximas décadas levou à sua teoria geológica da mudança
climática. Quando ele começou a trabalhar no campo, não havia nenhum modelo matemático que
pudesse explicar as mudanças maciças no clima necessárias para iniciar uma era glacial.
2/6
A órbita da Terra em fluxo
Para entender a importância da contribuição de Milankovic, um mergulho de profundidade média no
estado da ciência climática na época é fundamental. Um dos obstáculos mais desafiadores foi a falta de
dados precisos. Avaliar as mudanças históricas no clima torna-se muito mais difícil se as datas e a
duração dos ciclos de resfriamento e aquecimento não tiverem precisão. Era geralmente aceito no final
do thséculo 19 que a Terra tinha passado por eras glaciais no passado, mas as datas estavam envoltas
em incerteza.
Imagine tentar provar que você está dirigindo abaixo do limite de velocidade com um velocímetro
quebrado. Sem datas claras para as eras glaciais, avaliar a precisão de uma teoria que tenta explicar as
forças que as causam torna-se bastante difícil.
A primeira tentativa de entender as forças responsáveis pelas eras glaciais veio em 1842, quando foi
sugerido que a precessão do eixo de rotação da Terra era responsável.
Precessão refere-se ao oscilação do eixo de rotação da Terra em torno do eixo central de rotação. O
exemplo clássico disso é um spinning top. Quando um topo começa a desacelerar seu eixo começa a
oscilar de maneira circular. A Terra faz a mesma coisa, com oscilações circulares em torno do eixo
central levando 26 mil anos para ser concluído.
Como a Terra passa por seu ciclo de oscilação de 26 mil anos, o tempo das estações muda, assim como
sua intensidade. Em 2021, as mudanças sazonais são mais intensas no hemisfério norte do que no
hemisfério sul. No ano-de-do-nos-lopão 15 021 o inverso será verdadeiro.
A próxima nova ideia surgiu em 1889, quando James Croll adicionou mais duas variáveis na mistura. O
primeiro é chamado de “excentricidade” da órbita da Terra, um termo que define quão diferente é a órbita
da forma circular. Este desvio muda lentamente devido à atração da gravidade dos outros planetas do
sistema solar.
Quando a órbita da Terra é mais circular, a quantidade de radiação que a Terra recebe do Sol é
aproximadamente a mesma ao longo do ano. Na sua forma mais elíptica, no entanto, a Terra recebe até
23% mais energia do Sol em sua maior aproximação do que em sua maior separação.
A segunda variável que Croll identificou é chamada de “obliquidade”. Isso se refere ao ângulo do eixo de
rotação da Terra. A cada 41 mil anos, essa inclinação circula entre 22,1 e 24,5 graus. Quando a
inclinação é mais aguda, as estações se tornam mais intensas.
Destas três variáveis, Croll achava que a excentricidade era a mais importante. Ele argumentou que,
quando a excentricidade era maior, o inverno mais distante do sol seria mais frio e mais propenso a levar
a uma era glacial no hemisfério afetado. Isso levaria a idades de gelo a cada 22 mil anos em hemisférios
alternados.
Um ciclo de feedback dinâmico – clima impulsionado
Milankovic passou 30 anos desenvolvendo e refinando as ideias de Croll. Ele foi capaz de descrevê-los
em termos matemáticos mais precisos e alterar a ponderação que cada variável recebeu.
https://climate.nasa.gov/news/2948/milankovitch-orbital-cycles-and-their-role-in-earths-climate/
https://www.famousscientists.org/james-croll/
https://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_eccentricity
https://en.wikipedia.org/wiki/Axial_tilt
3/6
Um de seus insights mais importantes foi que a quantidade total de radiação solar recebida nos pólos
teve um efeito maior no clima global do que no equador. Ele argumentou que quando os pólos eram
mais frios, camadas de gelo maiores poderiam se formar, configurando um loop de feedback. Quanto
maior a camada de gelo, mais luz solar seria refletida da superfície da Terra. Isso, por sua vez, tornaria o
clima mais frio, criando uma camada de gelo maior.
Ele argumentou ainda que a radiação recebida no polo em si não teria o maior impacto no clima por
causa de sua área de superfície relativamente baixa. A região que ele selecionou por ter o maior impacto
no ciclo da era glacial foi em uma longitude de cerca de 65 graus ao norte. Esta região tem uma grande
área, é relativamente perto do pólo norte, e ao contrário da região equivalente no pólo sul, é em grande
parte terra, que aquece e esfria muito mais rápido do que a água no sul.
Milankovi desenvolveu um algoritmo para calcular a energia solar total recebida em uma latitude
particular e concentrou sua atenção nesta peça-chave da Terra. Após anos de cálculo manual, ele
desenvolveu uma curva que estimou a energia solar total recebida nesta latitude nos últimos 600 mil
anos.
Todas as três variáveis foram incluídas no cálculo, o que gerou uma curva bastante complexa. Talvez
sem surpresa, porém, os períodos da obliquidade, excentricidade e ciclos de precessão foram todos
representados à medida que a curva passava pelos ciclos de aquecimento e resfriamento.
Milankovic previu que o ciclo das principais eras glaciais nos últimos 600 mil anos seguiria em grande
parte esse padrão, uma teoria que não seria testada até décadas após sua morte.
- A dicação?
Em 1976, uma equipe de cientistas examinou os níveis de oxigênio 18 isotópicos em camadas de
sedimentos encontrados no oceano. A teoria aqui é quase comicamente simples. O oxigênio 18 é mais
pesado do que o isótopo mais comum e, como tal, há mais dissolvido no oceano quando está frio.
O sedimento examinado pela equipe foi formado nos últimos 450 mil anos. Eles descobriram que as eras
glaciais neste período tendiam a se repetir em ciclos como os previstos por Milankovic e Croll. Foram
observados 42 mil ciclos anuais, mas também estavam presentes 100 mil ciclos anuais. O ciclo de 100
mil anos é, até hoje, mal compreendido.
Nos 50 anos desde este experimento, tecnologias mais poderosas e diferentes técnicas mapearam o
curso das eras glaciais nos últimos 5 milhões de anos. Estes descobriram que os ritmos da idade do
gelo seguem 22, 44 e 100 mil batidas. Os ciclos de 22 e 44 mil anos que correspondem aos previstos
por Milankovic.
Essas curvas mostram que, ao longo de 5 milhões de anos, os ciclos de feedback complexos
converteram pequenas mudanças na órbita da Terra em mudança climática em escala massiva. O
dióxido de carbono atualmente representa cerca de 0,04% da atmosfera, no início da era industrial era
de 0,03%. Em uma primeira leitura, parece levemente ridículo que as mudanças nessa escala possam
causar uma emergência climática, mas Milankovic mostra que, emescala global, as mudanças não
precisam ser grandes para sua população local Woolly Mammoth começar a lutar.
https://www.europhysicsnews.org/articles/epn/abs/2010/03/epn2010413p17/epn2010413p17.html
https://science.sciencemag.org/content/194/4270/1121
https://science.sciencemag.org/content/194/4270/1121
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001Sci...292..274Z/abstract
4/6
Legado
Celebrando sua lua de mel em sua cidade natal de Dalj no verão de 1914, Milutin Milankovic foi preso
devido à sua cidadania sérvia, e mantido como prisioneiro de guerra por 5 anos. Em seu retorno a
Belgrado, ele é citado dizendo: “Depois de um confortável cruzeiro de 3 dias pelo rio Danúbio, cheguei a
Belgrado em 15 de março de 1919, completando assim minha emocionante viagem de casamento de
cinco anos”.
Este não seria o último desvio inesperado de sua vida ou de seu trabalho. Enquanto ele não foi preso
durante a Segunda Guerra Mundial, ele se retirou da vida pública. Mas, apesar do caos europeu,
Milankovic publicou a versão final dos ciclos que agora levam seu nome em 1941.
Embora ainda existam debates ferozes no campo da climatologia sobre a precisão dos ciclos, a teoria
básica por trás deles é agora tomada como um pilar central do campo. Um sistema tão complexo como o
clima da Terra pode ser facilmente alterado por pequenas variações nas condições. Este alicerce deu à
sua comunidade nada menos do que uma linguagem comum poderia ser usada para entender e retardar
a emergência climática que as gerações vindouras enfrentam.
Ler mais Pioneiros em artigos científicos
ASN WeeklyTradução
Inscreva-se para receber nossa newsletter semanal e receba as últimas notícias científicas diretamente
na sua caixa de entrada.
ASN WeeklyTradução
Inscreva-se no nosso boletim informativo semanal e receba as últimas notícias científicas.
Posts relacionados:
Chien-Shiung Wu, a autoridade em decaimento beta
Chien-Shiung Wu foi um especialista em física nuclear, fazendo muitas contribuições significativas não
apenas para o campo, mas para a nossa compreensão do Universo.
https://www.nature.com/articles/s41561-020-0621-2
https://www.advancedsciencenews.com/category/pioneers-in-science/
https://www.advancedsciencenews.com/chien-shiung-wu-the-authority-in-beta-decay/
https://www.advancedsciencenews.com/chien-shiung-wu-the-authority-in-beta-decay/
5/6
Stephen Jay Gould, da evolução à revolução
Paleontólogo, historiador, biólogo evolucionista, escritor; Stephen Jay Gould provocou uma revolução na
forma como os cientistas vêem a evolução.
Louis Pasteur, teoria dos germes e as primeiras vacinas que salvam
vidas
Da pasteurização às primeiras vacinas fabricadas, Louis Pasteur fez descobertas inovadoras na
prevenção de doenças e na saúde pública.
Ada Lovelace, profeta da era do computador
Creditada como um dos primeiros cientistas da computação, Ada Lovelace viu o potencial dos
computadores um século antes de qualquer um ser construído.
https://www.advancedsciencenews.com/stephen-jay-gould-from-evolution-to-revolution/
https://www.advancedsciencenews.com/stephen-jay-gould-from-evolution-to-revolution/
https://www.advancedsciencenews.com/louis-pasteur-germ-theory-and-the-first-life-saving-vaccines/
https://www.advancedsciencenews.com/louis-pasteur-germ-theory-and-the-first-life-saving-vaccines/
https://www.advancedsciencenews.com/ada-lovelace-prophet-of-the-computer-age/
https://www.advancedsciencenews.com/ada-lovelace-prophet-of-the-computer-age/
6/6
George de Hevesy, pai da medicina nuclear
Famoso por seu trabalho em elementos radioativos e o desenvolvimento de radiotraceres, George de
Hevesy fez as primeiras observações de processos biológicos em organismos vivos possível.
Nicholas Peppas, um coro de materiais de saúde
Pioneiro de materiais avançados de saúde, Nicholas Peppas continua a inovar nas áreas de materiais de
saúde e entrega de medicamentos.
https://www.advancedsciencenews.com/george-de-hevesy-father-of-nuclear-medicine/
https://www.advancedsciencenews.com/george-de-hevesy-father-of-nuclear-medicine/
https://www.advancedsciencenews.com/nicholas-peppas-a-chorus-of-healthcare-materials/
https://www.advancedsciencenews.com/nicholas-peppas-a-chorus-of-healthcare-materials/