Milutin Milankovitch. Født i Dalj 1879-05-28, død i Beograd 1958-12-12. Mitt arbeid som spenner seg over en periode på 30 år har vært nært knyttet til andre vitenskapsfolk som har brukt mine resultater i sitt felt. Dette gjensidige samarbeidet har blitt dokumentert gjennom mer enn 600 brev og 100 publikasjoner. Derfor er disse memoarene i hovedsak historien for den gren av vitenskapen som er kalt astronomisk teori for klimaforandringer. Jeg ser det ikke som min plikt å gi elementær undervisning til de uvitende, og jeg har heller ikke forsøkt å tvinge andre til å akseptere mine teorier, som ikke noen har funnet noen feil ved. 1.0 Milutin Milankovitch. Serbisk ingeniør og matematiker som i 1911 og 1930 publiserte avhandlinger om årsaken til periodiske klimaforandringer. Endelig avhandling ble publisert i 1941, Kanon der Erdbestrahlung. ) Han ble født i landsbyen Dalj i nåværende Kroatia, og studerte ved Wien Tekniske Høgskole hvor han tok eksamen i 1904 med en doktorgrad i tekniske vitenskaper. I fem år arbeidet han som bygningsingeniør i Wien. I 1909 fikk han en stilling som professor i anvendt matematikk ved universitet i Beograd hvor han arbeidet hele karrieren. Her underviste han i mekanikk, teoretisk fysikk og astronomi. Denne tiden benyttet han til å utvikle en matematisk klimamodell basert på on sesong og breddegrad målinger av solstråling mottatt på jorden. Han arbeidet ved Universitetet i Beograd til han trakk seg tilbake i 1955. Han giftet seg i 1914 og de fikk en sønn. 1.1 Tidligere klimastudier. Grunnlaget for klimastudier over en lengere tidsperiode ble lagt av sveitseren Louis Agassiz 1) som i 1837 la frem hypotesen om at det var beveglesen av iskappen som formet geografien av November 10, 2003 1
den nord- europeiske landskapet. I Sveits var sporene etter tidligere istider ganske tydelige i form av transport av store steinblokker og morener deponert lang vekk fra daværende breer, hvor det samme kunne observeres. Tidligere mente man at det var den bibelske syndefloden som hadde ført til at store stener og morener hadde blitt flyttet og deponert av tidligere utbredelse av isbreer. Konseptet om istid førte til store opphisselser og utbrudd blant de tilstedeværende. Disse teoriene var radikale da de ble lagt frem og førte til mye debatt, men i 1840 årene begynte de å få større aksept. Motstanden mot disse tankene var basert både på religiøs overbevisning og vitenskapelig begrunnet. Det siste mye grunnet i konservatisme til nye tanker i vitenskapelige kretser. Agassiz blir idag regnet som glasiologien s far. I 1860 publiserte skotten James Croll 2) en astronomisk teori hvor han postulerte at istidene ble styrt av gradvis forandring av jordaksen og eksentrisiteten av jordbanen. Croll var selvlært og baserte sine beregninger av jordbanens eksentrisitet basert på Newton s lover som en funksjon av tid. Selv om baneforandringene er små, mente han att de kunne de sette i gang mekanismer som forandrer klimaet. Havstrømmene som blir drevet at passatvindene spilte en viktig rolle. F.eks. den vestvendte Ekvatorial strømmen bøyer nordover ved Brasils mest østlige punkt og fører varmt vann inn i Golfstrømmen. Men hvis noe gjorde at Ekvatorialstrømmen begynte å strømme sørover, ville dette føre til et markert kaldere klima på den nordlige halvkule. Hastigheten av passaten er avhengig av temperaturen i polarområdet, jo kaldere poler, jo sterkere vinder. I 1875 publiserte Croll sine teorier om istider. 2.0 Karriere, livsløp. I 1911 bestemte M. seg for hva han ville bruke livet sitt til: Første skritt; skaffe seg beregninger av jordens bane over tid. Andre skritt: Å beregne hvor mye solstråling som når Jorden ved hver breddegrad. Newton hadde to hundre år tidligere utarbeidet sine lover om stråling: Solens varme-effekt var proporsjonal med avstand og vinkel som den når overflaten med. Således skulle det være mulig å matematisk beskrive fordeling av solstråling på overflaten av jorden. I 1914 ble M. tatt til krigsfange og satt i fengsel en kort tid, men ble frigitt grunnet i gode venner, og kom samme år til Budapest hvor han videreutviklet teorien sin frem til 1918. Han hadde da nådd sitt andre mål: Å gjøre en matematisk modell av nåværende klima på Jorden, Mars og Venus. I 1920 utga han boken som fikk oppmerksomheten til den kjente tyske klimatolog W. Köppen 3). Disse kom frem til at det var minskingen av varme i sommerhalvåret ville føre til bre-vekst. M. begynte derfor å beregne solintensiteten ved 55, 60 og 65 nordlige breddegrad, som han beregnet i løpet av 100 dager og ble presentert i 1924. Som Croll hadde antydet ville en minskning av aksen føre til en minskning av sommer temperaturen. I 1930 nådde han sitt 3. mål da han publiserte sin Matematiske Klima og Astronomiske Teori for Klimaforandringer. M. var nå klar og begynte å arbeide mot det fjerde og femte mål; det bestod i å beregne hvor mye isbreen på den nordlige halvkule ville vokse ved en gitt forandring i solenergi. Her lå utfordringen i å bestemme refleksjon av varme. Dette ville føre til en forsterkning av en gitt forandring. Men dette førte ikke frem. M. løste problemet ved å studere snølinjen som en funksjon av breddegraden, d.v.s. den elevasjon hvor snøen blir liggende hele året. Nær ekvator er den høyt til fjells, ved polene ved havnivå. Han var således i stand til å formulere en matematisk relasjon mellom sommer stråling og høyden på snølinjen. I 1938 mente han at han hadde nådd sitt endelige mål: Å bestemme hvordan kosmisk stråling påvirket klimaet på jorden over lengere tidsperioder. Ti år tidligere hadde han begynt å publisere en serie med populære artikler i magasiner som tok form av brev til en ung anonym kvinne. Disse brevene ble så populære at de ble samlet å utgitt under tittelen: Gjennom fjerne verdener og tider. Brev fra en vegfarer i Universet. På slutten av 30 tallet begynte han på sitt hovedverk som ble utgitt i 1941, på samme dag som Hitler invaderte Jugoslavia. Han var fornøyd og stolt over det arbeidet han hadde utført, som også hadde fått bred internasjonal anerkjennelse som et vitenskapelig hovedverk. En aften sa han til sin kone og sønn at han ville bruke tiden under den tyske invasjon til å skrive om livet November 10, 2003 2
sitt og sitt arbeid. Dette for å forhindre at man etter min død antagelig skriver noe som ikke er riktig. Disse memoarene ble utgitt i 1952. I 1958 døde han 79 år gammel. 3.0 Milankovitch s teser. Det er ifølge Milankovitch vesentlig tre faktorer i jord-sol geometrien som varierer i sykluser som gjentar seg og lager forandringer i den solenergi som jorden mottar. Han mente at disse var grunnet i endringer i solintensiteten på den nordlige halvkule. Disse er grunnet i tre forskjellige astronomiske faktorer. To av disse forandrer intensiteten av årstidene, og en tredje faktor som har med innvirkning mellom de to å gjøre. Forandringer av jordens bane rundt sola, dvs eksentrisiteten (rytme: ca 100.000 og 400.000 år.) Denne parameteren beskriver formen på jordbanen rundt solen. Hvis banen var en perfekt sirkel, ville eksentrisiteten være null. På grunn av mange gravitasjonskrefter virker inn på jorden, er banen mer oval eller ellipse og med tid forandrer seg med ca 7%. De mest viktige eksentrisitet perioder er på 400.000 år og et par sykluser nær 100.000 år. Eksentrisiteten påvirker klimaet fordi formen på banen bestemmer jord-sol avstand og hvor mye sollys som når jorden på forskjellige årsstider. Forandringer av jord rotasjonsaksen (obliquity) 4) med tid. (rytme: ca 41.000 år, og 1.25m år.) Denne parameteren refererer seg til jordens helning av ekvatorial aksen relativt til jord-sol planet Denne vinkelen er for tiden 23.5 o. Med tid forandrer denne seg i sykluser fra 22.1 til 24.4 o. Dette influerer på klimaet fordi det forander fordelingen av sollys mellom lave og høye breddegrader. Ved høye helningsvinkler får polene mere sollys enn ved lave breddegrader. Dette påvirker sesong klimaet. Den tredje faktoren (precession) 5) er produkt av de to første, en slags "slingring" og bestemmer om somrene i en gitt halvkule kommer på en nær eller fjern posisjon i banen i forhold til sola. D.v.s. at den forsterker eller forminsker årstids-variasjonene, i.e. når jorda er nærmest sola. (rytme: 19.000 og 23.000 år.) Denne faktoren gir et mål for timingen av jordens årstider i forhold til jord-sol avstanden. Idag er sommeren på den nordlige halvkule lengst vekk fra solen. Med tid forandrer denne slingringen gjennom banen flytter seg til andre steder. Denne vil da modulere eksentrisitets faktoren. Natt/dag forandring er grunnet i at jorden roterer rund sin egen akse (tid=1 døgn), santidig som den går i sin bane rundt sola (en runde = 1 år). Det er jord rotasjon s aksen som kontrollerer årstidene. På den nordlige halvkule om sommeren er den vendt mot sola, som gjør at den mottar mer solenergi. Om vinteren er den nordlige halvkule vendt fra sola, slik at den mottar mindre solenergi. (Solen står lavere over horisonten.) Ved å benytte disse tre periodiske baneforandingene var Milankovitch i stand til å formulere en matematisk modell som kunne beregne solstråling og tilsvarende overflatetemperaturer ved gitte breddegrader for en periode av 600.000 år frem til år 1800. Deretter forsøkte han å korrelere disse til begynnelse og avslutning på istidene. Sammen blir disse betegnet som Milankovitch sykluser. November 10, 2003 3
4.0 Tiden etter Milankovitch død. Disse teoriene ble lite påaktet av det vitenskapelige arena i lang tid. Så i 1976 ble en studie (Hayes et al) publisert i tidsskriftet Science som undersøkte havsediment kjerner og fant at M. s hypoteser faktisk stemte med perioder med klimatiske forandringer. Forfatterne var i stand til å trekke ut temperatur forandringer i en periode på 450.000 år, og fant at større klimaforandringer var nøye knyttet til forandringer i jord - sol geometri; Eksentrisitet, slingring og spinnakse. Istider hadde virkelig forekommet når jorden gikk gjennom forskjellige perioder med baneforandringer. Studier av iskjerne borringer på Grønland og i Antarktis har også kommet frem til tilsvarende resultater. Studier av organiske lag av avleiringer i den ikke glasiale korridoren i sentral Europa som under istiden var en polar ørken viste hvordan tregrensen flyttet seg frem og tilbake. Man konkluderte med at nedkjølings perioden gikk langsomt, mens oppvarmingen gikk relativt hurtig. I 1982 sendte U.S. Nasjonale Vitenskapsakademi ut en pressemelding om at "Milankovitch modellen er den mest grundige mekanisme som er undersøkt når det gjelder klima forandringer i en tidskala på 10 tusener av år." Kompilert av Harald Devold 1) Louis Agassiz, født 1807 i Montier i Sveits, død 1873. Utdannet i Sveits og Tyskland i medisin. Senere studert i Frankrike. Fra 1836 professor ved Universitetet i Neuchatel og speilalisert i studiet av fossile fisker. I 1837 publiserte og presenterte han sine ideer om massiv istid og at dette var grunnen til at store stenblokker og morener var synlig langt vekk fra isbreer i Sveits og at Nord-Europa og var dekket av et massivt isdekke. Til da var man overbevist om at det var den bibelske syndefloden som var årsaken. I 1846 flyttet han til U.S.A og ble tilbudt jobb ved Harvard universitetet. Han ble i Amerika inntil sin død i 1873. 2) James Croll, født 1821, død 1890. Skotsk geolog. Croll hadde ikke noen formell utdannelse, men lærte ved selvstudier. Han jobbet først som mekaniker, snekker, te-hus - og hotell vert for deretter å bli vaktmester i Glasgow. I 1867 fikk han arbeid ved Geological Survey i Edinburgh. I 1875 publiserte han sine teorier om istider i boken Climate and Time. 3) W. Köppen. Født 1846 i St. Petersburg, død 1940 i Graz. Tysk meteorolog og klimatologist. 4) Obliquity. Helningen av jordaksen i forhold til perpendikulæren til rotasjonsaksen. Denne forandringen er forskjellig fra precession. De to bevegelsene er i rett vinkel til hverandre. Obliquity forandrer seg bare noen få grader frem og tilbake. En stor helningsvinkel gjør sommer/vinter mer ekstrem, mens en lav helningsvinkel gjør sesongene mer like. Varierer fra 22.1 til 24.4 o. 5) Precession. Gradvis forandring av retning av jordens akse. Denne er grunnet i månens og solens gravitasjonskrefter på rotasjonen. November 10, 2003 4
5.0 Referanser. 1. Königlich Serbische Akademie: Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitproblem. M. Milankovitch, 1941. 2. McMillan Press Ltd.: ICE AGES - Solving the Mystery: John Imbie and Karherine Palmer Imbrie, London 1979. 3. Science. 10. desember 1976: Variations in the Earth s Orbit: Pacemaker of the Ice Ages. J.D. Hays, John Imbrie, N.J. Shackleton. 4. Internet site: Perspectives of Paleoclimate - the growth of a modern science. Saturday workshop for educators. Joseph D. Ortiz of Colombia University. Dated 2001-01-27. 5. http://www.igpp.ucla.edu/colloquia/lectures/berger: Where Astronomy Meets Geology: From Ice Ages to Global Warming. André Berger. April 2001. 6. European Geophysical Society, FRG: Milutin Milankovitch 1879-1958. /tmp_mnt/net/tommy/disks/hrp_u07/users/devold/biografier/milankovitch.fm November 10, 2003 5