LES
CAUSES DES GLACIATIONS
ET DES PERIODES CHAUDES
Les causes des
glaciations et périodes chaudes résident
à la fois dans l'astronomie et la géophysique
:
On songe en premier lieu à l’environnement
de la Terre, c’est-à-dire ses relations
avec le Soleil. En
effet, notre étoile évolue et son activité
fait varier sa luminosité, ce qui affecte directement
la température de notre planète. Il y
a 400 millions d’années, la constante solaire
était inférieure à sa valeur actuelle
de 4.%. Or, nous
ne connaissons pas l’importance relative de l’activité
solaire par rapport à une variation de CO2.
Certains modèles doivent surestimer la constante
solaire. Pour d’autres, ce serait l’inverse.
La réponse du climat aux variations astronomiques
est complexe : on doit aussi prendre en compte les multiples
interactions non linéaires qui interviennent
entre l'atmosphère, les glaces, l'océan,
la terre et même la biosphère (l'ensemble
des organismes vivants ). La dynamique des immenses
calottes glaciaires entre en jeu de plusieurs façons.
Une fois présentes, les calottes de glace tendent
à s'étaler et intensifient le refroidissement
de la surface de la Terre. Un glacier déforme
également le socle rocheux sur lequel il repose.
Par sa lenteur, ce processus de réajustement
isostatique engendre une dissymétrie entre les
phases d'accumulation et de fonte des calottes. Il favorise
l'accumulation de glace tant que l'enfoncement du socle
n'est pas significatif, mais, au contraire, accélère
la fonte dès qu'une baisse notable de l'altitude
de la calotte se produit.
D'après Milutin Milankovitch, qui développa
cette théorie dans les années 1920, lorsque
l'ensoleillement reçu pendant l'été
sous les hautes latitudes de l'hémisphère
Nord diminue, la neige tombée en hiver ne fond
plus complètement pendant l'été
et commence à s'accumuler. Or la neige réfléchit
fortement le rayonnement solaire, ce qui tend à
accentuer le refroidissement et permet d'enclencher
une glaciation.
Sans compter que dans ce flou climatique, la Terre
a aussi son mot à dire.
LA
VARIATION DE TROIS PARAMETRES
Le mouvement de la Terre a aussi beaucoup d'influence
sur le climat. L'astronome Serbe Milutin Milankovitch
a démontré entre 1920 et 1941 que la Terre
subit trois variations et qu'elles sont les causes des
glaciations et périodes chaudes :
Deux paramètres orbitaux interviennent
en même temps pour expliquer les variations des
saisons.
La
Précession des équinoxes
L'axe de rotation de la Terre qui
est incliné de 23,27° justifie l'existence
des
différentes saisons. Mais son axe varie
au cour du temps, il décrit un cône
en 25 868 années : les saisons se déplacent
sur l'orbite terrestre. Ce mouvement, appelé
précession axiale, est dû à
l'attraction combinée du Soleil et de la
Lune sur le bourrelet équatorial. Grâce
à notre satellite l'échéance
de la variation de l'axe de rotation est plus lent
et permet d'y avoir la vie sur notre planète.
Donc sans la Lune l'axe de la Terre décrirait
un cône en même pas 10.000
ans ce qui aurait des effets sur le climat.
Actuellement l'axe de rotation de la Terre est dirigé
vers l'étoile polaire de la constellation
de la Petite Ours mais dans 12 934 ans elle sera
dirigé vers l'étoile Véga de
la constellation de la Lyre et 12 934 ans plus tard
l'axe de la Terre serra de nouveau pointée
vers l'étoile polaire. Dans l'hémisphère
Nord, la distance au Soleil est minimale en hiver
et maximale en été, et inversement
dans l'hémisphère Sud. Nous sommes
dans une situation qui adoucit les hivers et refroidit
les étés de l'hémisphère
Nord, alors qu'elle accroît les contrastes
saisonniers de l'hémisphère Sud. Au
contraire, il y a environ 10 000 ans, la Terre passait
par le point le plus proche du Soleil au moment
du solstice d'été boréal et
non au solstice d'hiver comme de nos jours. L'hémisphère
Nord recevait alors plus d'énergie solaire
en été et moins en hiver.
l'évolution de l'inclinaison
de l'axe des pôles
Une vidéo de la precession des équinoxes
La précession axiale
La
Précession du Périhélie
Par rapport aux étoiles, l'orbite
terrestre elliptique effectue une rotation (la précession
du périhélie). Ceci, modifie le mois de l'année
à laquelle la Terre est au périhélie
c'est à dire quand la Terre est au plus proche du
Soleil. Ceci est aussi du a l'attraction des planètes,
du Soleil et de la Lune.
Evolution de la rotation de l'orbite
terrestre vu de dessus
Ces deux mouvements combinés ramènent
à 22_000 ans la périodicité
de la précession des équinoxes. Ce mouvement
résultant, combiné à la variation de
l'excentricité de l'orbite de la Terre fait varier
la distance Terre-Soleil suivant deux périodes, 19_000
ans et 23_000 ans.
Les variations saisonnières
d'insolation associées au
cycle de précession dépassent souvent 10%.
Il s'agit du
principal forçage climatique à l'échelle
des milliers d'années.
L'obliquité
L'axe de rotation de la Terre est actuellement
incliné de 23°27'. Mais elle varie entre 21°59'
et 24°50' sur une période 41_000
années. Cette fluctuation agit sur la répartition
de l'énergie reçue aux différentes
latitudes suivant les saisons, en particulier la durée
de la nuit polaire aux latitudes les plus élevées.
Quand l'obliquité atteint 24°50' cela entraîne
des hivers rigoureux aux latitudes moyennes. Mais lorsque
l'obliquité est moins importante ça favorise
les glaciations et inverse lorsqu'elle est plus importante.
L'obliquité de la Terre
Evolution de l'obliquité de
l'écliptique dans le temps
La masse du Soleil commande le mouvement
de la Terre dans l'espace, mais la présence des
autres planètes (surtout Jupiter)
du Système Solaire perturbe ce mouvement et entraîne
des variations à long terme des paramètres
de l'orbite de la Terre. L'excentricité qui est
de 0,02, mesure l'écart entre l'orbite terrestre
et un cercle parfait. Il varie entre 0 et 0,07. Sa période
varie selon une période 400_000
ans et une de 100_000 ans.
Donc le flux global du rayonnement qu'elle reçoit
du Soleil varie, suivant sa répartition dans l'espace
et le temps.
Excentricité : le caractère
elliptique de l'orbite a été exagéré
L'excentricité lors de ces
1 000 000 dernières années
L'excentricité lors de ces
5 millions d'années
L'astronome Serbe Milutin Milankovitch a démontré
entre 1920 et 1941 que toutes ces variations sont la cause
des glaciations que la Terre a subit. La dernière
grande glaciation a connu son maximum il y a 22 000 ans,
les températures étaient inférieures
d'environ six degrés à celles actuelles et
on peut s'attendre à un retour de la glace dans plusieurs
dizaines de milliers d'années.
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