المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 عصر يخبندان
عصر يخبندانزنگ تفريح فيزيك
آيا عصر معروف يخبندان دوره ايست؟ چه زماني ممکن است اتفاق بيفتد؟ چه زماني قبلاً اتفاق افتاده؟ آيا مي‌توانيم رابطه اي بين گرمايش زمين و عصر يخبندان برقرار کنيم؟ در اين مطلب به اين موضوع مي‌پردازيم.
 
 عصر يخبندان
در جدال با گرمايش زمين، تعدادي از دانشمندان پيشنهاد کرده‌اند که شايد بهتر باشد گرمايش ناشي از توليدات مصنوعي توسط انسان را کم کنيم. شايد اين راهکار ما را از بحران گرمايش زمين خارح کند. در اين مطلب داده‌هايي براساس نمودارهايي مي‌آوريم که ميزان تعييرات دماي زمين را در يک ميليون سال اخير نشان مي‌دهد. و در نتيجه‌ي اين تغييرات، مي‌توانيم ميزان تغييرات يخ را نيز اندازه بگيريم. توجه کنيد که وقتي دما بالا مي‌رود، حجم يخ کم مي‌شود.
در شکل۱ نمودار زمان-دما را مشاهده مي‌کنيد که از چپ به راست، عدد از ۴۵۰ به صفر مي‌رسد. صفر در واقع دماي کنوني را نشان مي‌دهد. خطوط آبي و سبز نشان مي‌دهند که اندازه دما از دو هسته‌ي مختلف يخي در زمين در دو قطب نشأت گرفته است. اين دماها از نسبت‌هاي اکسيژن ۱۶ و ۱۸ در هسته‌ها گرفته شده است.
 
 
شکل۱. تغييران دمايي ۴۵۰ هزار سال اخير که از نسبت ايزوتوپ‌هاي اکسيژن در هسته‌هاي يخي به‌دست آمده است.  همانطور که مي‌بينيد در ۱۰۰ هزارمين سال يک دوره يخي داريم.
(image credit: Global Warming Art; data is from Petit, J.R., et al., Nature 399: 429-436) 
 
توجه کنيد که افزايش سريع دما از هر ۴ دوره‌ي يخي اتفاق مي‌افتد و چقدر قاعده مند حدود هر ۱۰۰ هزار سال اين افزايش دما اتفاق افتاده است. و محدوده‌ي زماني کوتاه بين دو دوره يخي ديده مي‌شود. در واقع خوش شانس هستيم که در اين دوره زندگي مي‌کنيم. در حين بيشتر اين دوره هاي يخي، ۳۲ درصد سطح زمين بيشتر از يخ پوشيده شده است (شکل ۲).
 
 
شکل۲. پوشش يخ در نيمکره‌ي شمالي بين ۱۸ هزار سال پيش تا کنون.
(image credit: Mark McCaffrey NGDC/NOAA)
 
پايان ناگهاني اين دوره هاي يخي مکانيسمي که بيان شد را محتمل‌تر مي‌کند. دو احتمال وجود دارد:
  بخشي از يخ‌هاي ذوب شده از يخچال‌هاي طبيعي، صخره‌هاي يخي و پسمان‌هاي طبيعي باشد که تابش بيشتري نسبت به سطح قابل بازتاب يخ جذب مي‌کنند که خود منجر به گرمايش مي‌شود.
   وسايلي که دي اکسيد کربن حل نشدني از آب اقيانوس، باعث گرما مي‌شوند. اين دي اکسيد کربن منجر به اثر گلخانه‌اي مي‌شود.
 
اگر مقدار قابل ملاحظه‌اي فراتر برويم، نمودار نشان مي‌دهد که دماي ثبت شده براي ۵.۵ ميليون سال اخير چقدر بوده است. در اين نمودار، بازگشت عقب به زمان داريم يعني سمت راست را داريم و دماي صفر تغييرات حدودي تا امروز را نشان مي‌دهد. چرخه‌هاي ۱۰۰ هزار ساله‌ و ۴۱ هزار ساله عمداً نشان شده‌اند. اين نمودار از نسبت‌هاي اکسيژن ۱۶ و ۱۸ در هسته‌هاي رسوبي بدست آمده است.
 
 
شکل۳. پوشش يخ در نيمکره‌ي شمالي بين ۱۸ هزار سال پيش تا کنون.
(image credit: Mark McCaffrey NGDC/NOAA)
حضور پُر رنگ دو ايزوتوپ اکسيژن ۱۶ و ۱۸ در مولکول‌هاي آب به عنوان نماينده‌ي دماي متوسط محسوب مي‌شود. اين ايده از نظريه‌ي جنبشي مي‌آيد. هر مولکول آب شامل يک اکسيژن است و ايزوتوپ ۱۸ سنگين‌تر از ۱۶ است. پس سرعتش کمتر خواهد بود. وقتي آب دريا تبخير مي‌شود، بخار آب از اکسيژن ۱۶ غني مي‌شود. وقتي بخار آب به‌صورت مايع يا يخ چگاليده مي‌شود، فرايند برعکسي اتفاق مي‌افتد. اکسيژن ۱۶ تخليه شده و دما پايين‌تر آمده و اين تخليه قوي‌تر اتفاق مي‌افتد. در نتيجه اندازه‌گيري نسبت اين دو ايزوتوپ از بخشي از هسته‌ي يخي، منجر به اندازه‌گيري دما خواهد شد.
 
پژوهش‌ها
 
براي بررسي چرخه‌هاي عصر يخبندان، دانشمند صربستاني ميلوتين ميلانکوويچ براساس کاري که قبلاً دراين حوزه انجام داده بود، به ارتباط چرخه‌ها در حرکت زمين دور خورشيد پي‌بُرد.
 
 جهت محور زمين در طول زمان تعيير مي‌کند. حول محور ثابتي هر ۲۶۰۰۰ سال يکبار به دور خود مي‌چرخد، که ما آن را حزکت تقديمي مي‌ناميم. اين رفتار معادل متناظر با حرکت تناوبي اعتدالين حور محور زمين است.
 
 علاوه بر حرکت تقديمي اعتدالين، محور زمين در طول زمان هم کمي جابه جا مي‌شود. مدار زمين بيضوي است، و در حضيض (کوتاه‌ترين فاصله تا يک کانون بيضي)، مدار زمين به آرامي تغيير مکان مي‌دهد.
 
 ترکيب دو رفتار بالا منجر به چرخه‌ي ۲۱۰۰۰ ساله‌ي حرکت اعدالين حول محور زمين مي‌شود.
 
 بيضي با کشيدگي‌اش مشخصه‌بندي مي‌شود. محور زمين تاحدي دايره‌ايست، و ميزان کشيدگي آن در هر ۱۰۰ هزار سال به دايره نزديک مي‌شود. کشيدگي بزرگتر به معناي اين است که نور خورشيد بيشتر به زمين مي‌رسد.
 
 و همينطور شيب محور زمين که به عقب و جلو حدود چند درجه، يعني کمي بيشتر و کمتر از مقدار کنوني‌اش ۲۳.۴ درجه تاب مي‌خورد. تناوب اين مقدار ۴۱ هزار سال است. وقتي اين شيب زياد مي‌شود، اختلاف بين فصل‌ها زياد خواهد شد.

مطالب مرتبط و مفيد:

 
 
1392/5/7لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1214
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1214