Astrofotografía con DSLR

¿Qué mecanismos determinan estas variaciones climáticas del planeta?.

La órbita de la Tierra alrededor del Sol no es una circunferencia perfecta, sino que presenta una pequeña excentricidad; además, las fuerzas gravitatorias causadas por los otros cuerpos del Sistema Solar perturban ligeramente el movimiento de nuestro planeta, haciendo que la forma y la orientación de su órbita elíptica cambien continuamente.

Puesto que la energía disponible en la superficie terrestre procede en su mayor parte de la irradiación solar, y dado que ésta depende obviamente d ela posición de nuestro planeta con respecto al Sol, resulta natural preguntarse si las continuas variaciones del clima terrestre, evidentes en la historia geológica y paleontológica, no tendrán en último término causas de tipo astronómico. Como veremos la respuesta a esta pregunta es sustancialmente afirmativa; pero este descubrimiento, más que resolver un problema ha planteado otros extremadamente complejos.

Los diversos mecanismos

La Tierra se encuentra en el punto de su órbita más próximo al Sol a principios de enero. Se podría pensar que este hecho causa una asimetría entre el hemisferio boreal y el austral, en el sentido de que los inviernos del hemisferio norte deberían ser un poco más cálidos y los veranos un poco más frescos que los del hemisferio sur.

Sin embargo, este efecto queda exactamente contrarrestado por el de la segunda ley de Kepler: como la Tierra se mueve más rápidamente en el perihelio, el invierno en el hemisferio boreal es (desde el punto de vista astronómico) un poco más breve que el del hemisferio austral. En 1840, el matemático francés J. Adhemar formuló la hipótesis de que la órbita terrestre podía explicar que la Antártida estuviera cubierta de hielos perennes, mientras que el hemisferio norte gozaba de las condiciones relativamente benignas que los climatólogos asocian con los periodos interglaciales, es decir, los intervalos más cálidos entre una glaciación y la siguiente. Pero la situación es más complicada.

A causa de la atracción del Sol y de la Luna y de la forma achatada en los polos de nuestro planeta, el eje polar no permanece fijo en el espacio, sino que por un lado describe un giro alrededor de un eje perpendicular a la órbita terrestre, trazando un cono completo en un periodo de cerca de 25.000 años (la llamada precesión de los equinoccioes), y por otro varía su inclinación respecto a este eje entre 21,8 y 24,4 grados (el valor actual es de 23,5º). Dado que el ciclo estacional es obviamente el resultado de la oblicuidad, ya que los rayos solares inciden con diferentes ángulos en los dos hemisferios en las distintas estaciones, las variaciones de la oblicuidad “modulan” la amplitud de las variaciones de temperatura entre el invierno y el verano.

Además como señaló en los años 60 del siglo XIX el escoces J. Croll, la atracción de los planetas causa variaciones continuas en la excentricidad de la órbita de la Tierra. Actualmente, esta excentricidad es de apenas un 1,7% pero los cálculos de Le Verrier indican que puede alcanzar casi un 6% y que un ciclo completo dura decenas de miles de años, es decir, un tiempo del mismo orden que el intervalo entre dos eras glaciales.

Al mismo tiempo, la orientación del eje mayor de la órbita se desplaza y, por lo tanto, el paso por el perihelio puede producirse en momentos diferentes del ciclo estacional controlado por la oblicuidad.

El primer astrónomo que elaboró una teoría completa de todos estos efectos, calculando la variación en el tiempo de la insolación media en las diversas latitudes, fue el yugoslavo M. Milankovitch en 1.930.

Hoy en día, las conclusiones de Milankovitch sobre el origen astronómico de los ciclos glaciales han encontrado importantes confirmaciones. El análisis de “zanahorias” de materiales extraídas de los lechos oceánicos y de los hilos antárticos han permitido calcular las temperaturas medias de nuestro planeta hasta un periodo que se remonta a cientos de miles de años. Las periodicidades que se observan en la curva de la temperatura en función del timepo son idénticas a las previstas por la teoría de Milankovitch, basada en la evolución de la órbita y de la rotación terrestre.

Feedback

Pero, ¿cómo es posible que variaciones en la insolación media de unos pocos puntos porcentuales puedan provocar efectos tan espectaculares como los que caracterizan las glaciaciones y, en particular, el impresionante avance del casquete polar boreal?

Croll fue el primero en sugerir una respuesta en términos de un efecto de feedback o retroacción positiva. En efecto, Croll observó que cuando un invierno es más frío que la media, la nieve se acumula en regiones más extensas y hace aumentar el albedo medio de nuestro planeta, es decir, la fracción de luz solar que no es absorbida, sino reflejada hacia el espacio; esto causa una ulterior disminución de la temperatura, y así sucesivamente.

Milankovitch propuso una variante de la misma teoría, que probablemente se aproxima más a la realidad: según él, el factor deterinante de una era glacial no son los inviernos fríos, sino los veranos frescos. De hecho, si la fusión de las nieves en primavera y en verano es incompleta, todos los años se acumulan en tierra fierme estratos de hielo cada vez más espesos.

Esto coincide con el hecho de que hace 10.000 años, al final de la última glaaciación, los mecanismos astronómicos estaban produciendo en el hemisferio septentrional diferencias ada vez menos sensibles entre las estaciones y veranos cada vez más cálidos.

¿Y el dióxido de carbono?

Las tomas de muestras de hielos antárticos a gran profundidad han revelado una clara relaciónentre esta abundancia y la temperatura media; por ejemplo, durante la última era glacial la atmósfera contenía solamente 200 partes por millón de dióxido de carbono, fracción que ascendió a 270 partes por millón a comienzos del periodo interglacial, y a casi 400 en las últimas mediciones debido a la acción humana.

Es bien sabido que el dióxido de carbono calienta la superficie terrestre por el efecto invernadero; pero actualmente se cree que existen complejos mecanismos bioquímicos, algunos de los cuales todavía están pendientes de determinar, por cuya acción un pequeño aumento de temperatura se traduce en una mayor cantidad de dióxido de carbono transferido de los depósitos sedimentarios d elos lechos oceánicos a los gases atmosféricos.

Así pues, el clima terrestre se perfila como peligrosamente inestable, en precario equilibrio entre los hielos de las eras glaciales relacionadas con la evolución de la órbita y la rotación terrestres y el calor del efecto invernadero.