Ciclos de Milankovitch: há cem anos ajudando a elucidar as variações climáticas da Terra

Ciclos de Milankovitch: há cem anos ajudando a elucidar as variações climáticas da Terra

Ciclos de Milankovitch: há cem anos ajudando a elucidar as variações climáticas da Terra
André Rebouças

Por Olga Simbalista

Sob o aspecto científico de conhecimentos desvendados a partir do século passado, desde sua criação, há mais de quatro bilhões de anos, a crosta terrestre sofre uma série de transformações, ora devidas ao resfriamento de sua superfície, choques com asteroides, emissão de magma espontâneas ou por vulcões, movimentação de placas tectônicas e pelo seu posicionamento com relação ao Sol. Na verdade, a própria Mãe Terra se encarregou de seu povoamento, por meio deste seu posicionamento com relação ao sol e ao espaço celeste, tendo tal descoberta sido realizada pelo geofísico, engenheiro e professor sérvio Milutin Milankovitch (1879-1958), que desenvolveu uma das teorias mais significativas relacionadas aos movimentos da Terra  e mudanças climáticas de longo prazo, por meio da publicação, em 1920, da “Teoria Matemática de Fenômenos Térmicos Causados por Radiações Solares”, que só começaram a ser aceita a partir de 1924. Tais conhecimentos estão centrados em ciclos que levam seu nome. 

Em 1920, Milankovitch publicou uma monografia intitulada “Teoria Matemática de Fenômenos Térmicos Causados por Radiações Solares”,  criando suas curvas de insolação na Terra, que só começou a ser aceita em 1924.

Posteriormente, formulou a teoria dos movimentos seculares dos polos da Terra e a teoria dos períodos glaciais, em 1941, em “Cânone de Insolação da Terra” e sua aplicação ao problema da Idade do Gelo, documento de 626 páginas, que ainda é usado na atualidade para previsões meteorológicas. Assim, segundo ele, a isolação recebida pela terra, a partir do Sol é a principal razão para o encerramento e o decrescimento das folhas de gelo do Quaternário.

Em sua teoria Milankovitch diz que, à medida que a Terra viaja pelo espaço em torno do Sol, as variações cíclicas em três elementos de geometria Terra-Sol se combinam para produzir variações na quantidade de energia solar que atinge a Terra, conforme:  

  • A Excentricidade Orbital, que se refere a quão elíptica é a órbita da Terra em torno do Sol, sendo que, atualmente, é uma das mais circulares, mas nem sempre foi assim e deverá mudar, novamente no futuro, em função da atração gravitacional de Júpiter e Saturno, que afetam a duração de nossas estações. Com uma órbita circular, a duração das estações é praticamente a mesma. Tais variações têm ciclos de 100 mil anos e atualmente a Terra atinge seu ponto mais próximo do Sol, denominado Periélio, no início de janeiro, durante o verão no hemisfério sul e o ponto mais distante, afélio, no início de julho. A diferença de distância entre a Terra e o Sol nesses dois pontos é de 5,1 milhões de quilómetros, o que representa apenas 3,5% da distância média entre eles. O resultado é que, em janeiro, mais 6,8% de luz solar atinge a Terra, do que em julho. Mas dentro de 100 mil anos, quando a órbita atingir seu formato elíptico mais acentuado, essa diferença resultará em 23% mais luz no periélio, com profundas mudanças em nosso clima. 
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Figura 1 : Ciclos de Milankovitch
  • Obliquidade ou inclinação do eixo imaginário da Terra que, atualmente, se desvia 23,4 graus do que seria um ângulo de 90 graus em relação ao plano orbital. Durante períodos mais inclinados, as estações ficam mais extremas, pois cada hemisfério recebe mais luz solar no verão, quando inclinada em direção ao sol e menor no inverno. A obliquidade tem ciclos de 41 mil anos. Com o tempo, os invernos mais longos levarão à expansão das calotas polares e das camadas degelo continentais. No auge das eras glaciais, a maior parte da Terra poderia estar coberta de gelo, ou seja, há 26 mil anos atrás.
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Figura 2 : Ciclos de Milankovitch
  • Precessão axial  é o processo que, à medida que a Terra gira em torno de seu eixo imaginário, criando os dias e as noites, sua órbita oscila em círculos como uma piorra, ou um peão. Em nossa era, o eixo aponta para o norte em direção à estrela Polaris ou estrela do Norte, mas em alguns milhares de anos, apontará para a Estrela Kochab, na Constelação da Ursa Menor. Este ciclo tem duração de 46 mil anos e torna os contrastes sazonais mais extremos em um hemisfério e menor no outro. Não só o eixo de rotação da Terra oscila, mas também todo o plano no qual o planeta viaja ao redor do Sol e, assim, os pontos mais próximos e os mais distantes da órbita com relação ao Sol não são fixos, mas se movem ao longo do tempo. Neste momento, o periélio acontece no verão do sul, mas em 13 mil anos será o norte que estará mais próximo do Sol no verão.
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Figura 3 : Ciclos de Milankovitch

Os ciclos de Milancovitch, ao ditarem o clima na Terra, coincidem com cálculos astronômicos recentes que geólogos veem, quando datam camadas sedimentares no fundo dos oceanos. Graças a tais escavações, cientistas descobriram que nos últimos 2,4 bilhões de anos, a Terra experimentou pelo menos cinco grandes glaciações, de acordo com o Utah Geological Survey e a última atingiu o seu pico há cerca de 20 mil anos, durante o Pleistoceno, que durou de 2,6 milhões a 11,7 mil anos atrás, com gelo cobrindo a Eurásia e a América do Norte, com temperaturas médias 5 graus mais frias que as de hoje. Tais ciclos fazem com que nosso planeta oscile entre dezenas a centenas de milhares de anos de eras glaciais e períodos mais quentes, chamados interglaciais, como os que vivemos atualmente e que são influenciados pelas forças gravitacionais de outros planetas do sistema solar, bem como as atrações do Sol e da Lua. Milankovitch calculou estes ciclos até 600 mil anos, mostrando que as variações de luz solar que atinge a atmosfera superior da Terra foram as responsáveis pelas oscilações periódicas entre as eras glaciais e as interglaciais quentes

Outro fato da maior relevância sobre o clima da Terra é que ele, provavelmente, seria muito menos favorável à vida se não fosse a existência da grande Lua do planeta. Alguns cientistas até consideram que a vida terrestre não seria possível sem ela, conforme teoria publicada em 2000 pelo astrobiólogo Peter Ward no livro Terra Rara, pois, devido à sua grande massa, a Lua cria um grande torque no bojo equatorial da Terra e o alargamento ao redor do equador, estabilizando a Precessão do seu eixo. Sem a Lua, o eixo da Terra oscilaria até 30 graus, causando flutuações no clima muito mais pronunciadas que as atuais.

O clima também se responsabilizou pelo começo do povoamento da Terra e pela sua expansão.

Peças encontradas sobre a história da humanidade em rochas, ossos e outros indícios levaram paleontologistas e arquivologistas a chegarem a uma conclusão comum, que o Homo erectus evoluiu na África de quatro tipos de hominídeos que também se deslocavam sobre dois pés, há cerca de 1,8 milhão de anos e, provavelmente, o Homo sapiens descendeu destes, há mais de 300 mil anos, substituindo tais espécies e, dotados de dentes capazes de mastigar castanhas, descobriram que utilizavam uma alimentação errada, quando começaram a comer carne, com a consequente diminuição da cintura, pois um rato tem muito mais proteína que uma grande raiz. Com a ocorrência de uma série de eras glaciais e o congelamento do Polo Norte, a África se torna seca e tem-se uma grande diminuição das florestas. Então, cerca de 150 catadores-coletadores, ou até mesmo 2 mil, por questões de sobrevivência, saem da África. Os que ficaram teriam mudado para regiões mais hospitaleiras do próprio continente e, desde as primeiras viagens para outras regiões, a humanidade foi se diferenciando e criando as bases para o que hoje chamamos de raças, em um período para o qual existem divergências em termos geográficos, climáticos e seleção natural.  

Grande parte da população da África começa a se deslocar, com os primeiros humanos, migrando pela costa da África, em direção ao mar Mediterrâneo, por volta de 60 mil anos atrás. Mas um trabalho publicado recentemente, na revista americana Science, argumenta que essa migração pode ter acontecido de 100 mil a 125 mil anos, na Península Arábica a partir do Chifre da África, já que naquela época o nível do mar era bem mais baixo. A teoria, proposta por uma equipe internacional de pesquisadores, baseia-se em um conjunto de ferramentas encontrado no sítio arqueológico de Jebel Faya, sendo que alguns chegaram a ter 1,8 metro de altura, com apenas 27 DNAs diferentes dos atuais. Desde então, seu cérebro passa a crescer, tornando-se praticamente igual aos atuais, assim como o dos Neandertais.

Esta saída da África teria acontecido devido a características evolutivas muito eficientes, como o desenvolvimento do polegar opositor, o bipedismo, uma maior capacidade mental e a habilidade de fazer uso de objetos para cavar, machados sem empunhadura e raspadeiras para alcançar seus objetivos. A espécie sapiens foi, certamente, a que mais se expandiu, alcançando os índices demográficos que vemos hoje e os mais recônditos rincões do planeta, inclusive a Antártica.

À medida que as idades do gelo iniciam o processo de congelamento, terra e águas se transformam em grandes geleiras, o nível do mar baixa mais que 300 pés, expondo pontes terrestres entre os continentes.

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Figura 4: Formação de Pontes Continentais

Tirando vantagem dessas novas rotas, os humanos retomam suas migrações e estabelecem comunidades na Nova Guiné há 50 mil anos atrás, e daí grupos cruzam para a Austrália. O Homo Sapiens começa a chegar à Europa há 40 mil anos, onde ocupam várias regiões, junto com seus parentes, os Neanderthals.

As pontes terrestres temporárias entre a Sibéria e o Alasca propiciam a chegada de humanos às Américas há 16 mil anos atrás. O tempo de migração entre as Américas ainda se encontra em discussão entre antropologistas, mas não se discute o fato que os primeiros americanos foram oriundos dessa migração, povoando a costa oriental, bem como a do Pacífico, e finalmente, chegando à América do Sul, se deslocando a pé por vales e montanhas, ou navegando em canoas pelos oceanos e, assim, provavelmente, alcançaram a Polinésia, atingindo ilhas distante 2 mil milhas da costa chilena.

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Figura 5: Caminhos do Ser Humano

A última Idade do Gelo não só abriu novos continentes para os habitantes, mas também criou condições para que os humanos evoluíssem culturalmente, uma vez que a caça de grandes mamutes e servos que apareceram na Era do Gelo requeria uma cooperação próxima e laços sociais fortes.

Entender a evolução humana requer não apenas a documentação do aparecimento de novas espécies, mas também entender onde nossos ancestrais estavam e para onde foram. Isso é crítico para a compreensão da ecologia humana, do nosso impacto no meio ambiente e das raízes sociais e culturais. As teorias de Milankovitch foram essenciais para tanto e são utilizadas até hoje, para macro previsões climáticas, até mesmo pela Agência Espacial Americana, a NASA.

Mas tais teorias não são capazes de explicar micro variações como a do que é hoje o árido, quente e inóspito deserto do Saara, no norte da África, ter sido uma região de savanas e pradarias com alguns bosques, lar de caçadores e coletores que viviam de vários animais e plantas, sustentados por lagos permanentes e muita chuva. Era assim numa época entre 5 mil e 10 mil anos atrás, período conhecido como do “Saara Verde” ou “Saara Úmido”, com até registros de pinturas rupestres.

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Figura 6: Arte Rupestre Encontrada no Saara

Nos raros e muito isolados corpos hídricos que ainda existem, denominados oásis, há peixes das mesmas espécies, que não tiveram qualquer forma moderna de contato e isso sugere que, no passado, existiam vias aquáticas que se comunicavam.

Existem vários outros exemplos de variações climáticas fora das curvas, como o do Saara, como o da Groenlândia, ou Greenland (Terra Verde, em inglês) e que atualmente é uma região gelada e quase inóspita. 

O Clima é, verdadeiramente, uma ciência fascinante e intrigante!

Sobre o Autor

Olga Simbalista

Olga Simbalista

Bio: Engenheira eletricista e nuclear, é vice-presidente do Clube de Engenharia, faz parte da Diretoria da Associação Brasileira de Energia Nuclear (ABEN), do Instituto Ilumina e do Board da American Nuclear Society.

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