Buzul Çağı Nasıl Oluşur ve Ne Zaman Geri Gelecek?

Dünya 2,4 milyar ve 700 milyon yıl önce iki kez tümüyle buzlarla kaplandı. Okyanusların üzerinde bile 1 km’yi aşkın buz tabakası oluştu ve daha çok kuzey yarımkürede etkili olup 115 bin yıl önce başlayan son buzul çağı 11 bin 700 yıl önce sona erdi.

Biz de buzul çağı döngüsüne göre yaz başındayız. Gezegenimiz ısınıyor ve insanların sanayi devrimiyle başlattığı küresel ısınma nedeniyle ısınma gittikçe hızlanıyor. Buzul çağları Dünya’nın eksen eğikliği ve yalpalamasına bağlı olarak 40-100 bin yıllık aralıklarla görülüyor. Peki 20 bin yıl sonra Dünyamız küresel ısınmaya rağmen yeniden buzlarla kaplanabilir mi? Kartopu Dünya teorisiyle görelim.

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Buzul çağı ve eksen eğikliği

Aşağıdaki resimde Dünya’nın Güneş çevresindeki yörüngesi kendi çevresinde dönüş (özdönüş) ekseniyle birlikte gösteriliyor. Güneş Sistemi’ndeki bütün gezegenlerin ekseni az ya da çok eğiktir. Örneğin Uranüs neredeyse göbeğinin üstüne yatmış ve ekvatoru kutup kuşağı olmuştur. Dünya’nın eksen eğikliği şu anda yaklaşık 23,4 derecedir ve bu da bize 4 mevsimi verir.

Buzul çağının en büyük sebepleri de eksen eğikliği ve yalpalamadır. Biz de bunların Dünya’nın kartopuna dönüşmesi üzerindeki etkisini anlamak için 1900’lerin başına geri dönelim ve Sırp astrofizikçi Milutin Milankoviç’in adıyla anılan Milankoviç Döngüsünü görelim. Bu döngü Dünya’nın gökteki hareketiyle mevsimler ve buzul çağları arasındaki ilişkiyi gösterir.

Nasıl bir ilişki derseniz Ay’ın evreleriyle gündönümlerinin tam saati kayar. Güneş takviminde mevsimlerin akışını doğru göstermek için 30 ve 31 çeken aylarımız vardır. Şubat ayına da 4 yılda bir fazladan gün eklememiz gerekir. Yine de buzul çağlarının kök sebebi gezegenlerin yörünge hareketleridir ve bunu da Newton’ın evrensel yerçekimi yasası ile Kepler’in devinim yasaları gösterir.

Yine de 3 cisim probleminden bildiğimiz gibi Dünya’nın Güneş çevresinde dönüşünü hesaplamak kolay olsa da Ay, Dünya ve Güneş’in yörüngede birbirini nasıl etkilediğini hesaplamak neredeyse imkansızdır. Bunun için Dünya Güneş çevresinde dönerken Dünya-Ay sistemini tek cisim olarak ele alırız. Ay’ın Dünya çevresindeki dönüşünde de Güneş’i hesaba katmayız. Oysa hesaplayamasak da bu etki vardır. Keza diğer gezegenler de Güneş’le birlikte Dünya yörüngesini etkiler ve Dünyamız yalpalar.

Dünya’yı özetle şunlar etkiler

• Kendi çevresinde dönüyor olması
• Eksen eğikliği
• Güneş çevresinde kusursuz bir daire değil, elips çizerek dönmesi
• Büyük ve ağır bir doğal uydusunun olması (Ay)
• Gelgit kilidi atılmış Ay’ın bir yüzünün hep Dünya’ya dönük olması
• Ay yörüngesinin Dünya yörüngesi VE eksenine açı yapıyor olması
• Ay yörüngesinin Dünya yörüngesinden daha eliptik olması (az basık elips)
• Başta gezegenler ve Asteroit Kuşağı’nın yerçekimi etkisi
• Güneş’in yalpalaması
• Gezegenlerin Güneş’e 6 derece açı yapan bir düzlemde dönmesi

İşte Dünya’nın buzul çağlarını bütün bunlar ve daha fazlası etkiler. Şimdi buzul çağı döngülerini görelim:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Buzul çağı ve Milankoviç Döngüsü

Dünya’nın kuzey kutbu Güneş’ten uzaklaşacak şekilde azami ölçüde eğik olduğu zaman Ay’a en yakın olacak şekilde eğilmiş olur. Güney kutbu için de tersi geçerlidir. Bu sırada güney kutbu Güneş’e yakın ve Ay’a uzaktır. Ay bu bağlamda bir çapa gibi davranarak Dünya’nın aşırı yalpalaması ve milyar yıllık sürelerde göbeği üzerine yatarak ekvatorunun kutuplara denk gelmesini önler. Bu nedenle Dünya’nın 4 mevsimi son dört milyar yılda hemen hiç değişmemiştir. Ay olmasa Dünya çok daha sık buzul çağına girer ve gezegenin tümüyle buzullarla kaplandığı Kartopu Dünya senaryoları sürekli tekrarlanırdı.

Milankoviç bunun Dünya’da üç döngüye yol açtığını buldu.

• Yalpalama: Dünya ekseninin gökte gösterdiği yönün zamanla değişmesi (gökte uzun dönemde bir daire çizmesi)
• Dünya eksen eğikliğinin minimum ve maksimum değerlerler arasında değişmesi
• Eliptik Dünya yörüngesinin şeklinin değişmesi (daha basık ve dairesel olması)

Bütün bunların döngüsel olduğuna, yani maksimum ve minimum değerleri aşmadığına dikkat edin. Şimdi bu etkenlere teker teker bakalım:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

1. Buzul çağı ve yalpalama

Dünya ekseninin gökteki yönü yalpalama ile yörünge basıklığının değişmesi nedeniyle 23 bin ve 112 bin yıllık döngülerle değişir. Dünya’nın dönüş ekseni geometrik eksenine yaklaşık 23,4 derecelik açı yapar. Bu nedenle eksen yönü yukarıdaki uzun döngülere ek olarak yıl içinde de değişir ve bu da bize 4 mevsimi verir. Eksen yönü bir yarımkürede Güneş’in yıl boyunca izlediği çizgiye (aydınlanma çemberi) dik açı yaptığı zaman o yarımkürede gece-gündüz eşitliği olur. Buna ılım veya ekinoks denir.

Eksen yönü aydınlanma çemberi boyunca uzandığında gündönümlerini yaşarız. Yaz gündönümünde (~21 Haziran) güneş ışınları Yengeç Dönencesine dik açıyla düşer. Kuzey yarımkürede gündüzler kısalmaya, güney yarımkürede uzamaya başlar (kuzey yarımkürede kış başlangıcı). Kış gündönümünde (~21 Aralık) güneş ışınları Oğlak Dönencesine dik açıyla düşer. Kuzey yarımkürede gündüzler uzamaya ve güney yarımkürede kısalmaya başlar (kuzey yarımkürede yaz başlangıcı).

Gündüz-gece eşitliği ile gündönümlerinin zamanlaması yıllar içinde değişir. Bu nedenle gündüz-gece eşitliklerini yaklaşık 31 Mart ile 23 Eylülde ve gündönümlerini de 21 Aralık ile 21 Temmuzda tutmak için dört yılda bir Şubata artık gün eklenir. Bunun dışında Dünya ekseninin yönü 26 bin yılda periyodik olarak değişiyor. Örneğin bugün kuzey kutbuna en yakın yıldız Kutup Yıldızı ama 13 bin yıl sonra Vega olacak. Binlerce yıl önce ise Kochab kuzey kutbuna en yakın yıldızdı. Özetle Dünya iki şekilde yalpalar:

• Eksen yalpalaması: Dünya’nın ekseni yıldızlara göre 26 bin yıllık döngüyle yalpalar (başta Güneş ve Ay’ın etkisiyle)
• Kubbemsi yalpalama: Dünya’nın yörüngesi Jüpiter ve Satürn’ün etkisiyle 112 bin yıllık döngüyle basıklaşıp genleşir. Bu da yalpalamayı etkiler, her iki döngü birbirini etkiler.

Buzul çağlarının gelişi

Bu tür yalpalamalar doğrudan buzul çağlarını tetikler. İki tür yalpalamanın birbirini etkilemesi 20 bin 800 ile 29 bin yıl arasında doruğa çıkar. Öyle ki ortalama 23 bin yıllık döngülerle bir kuzey yarımküre bir güneş yarımkürede kışlar daha sert geçer. Bu da kuzey yarımkürede karların birikip buza dönüşmesi ve buzulların ilerlemesine neden olur. Güney yarımkürede karalar az olduğu için yaygın buzlanma görülmez.

İlgili yazı: Dünyada 12 Metrelik Eksen Kayması Oluştu

 

2. Buzul çağı ve eksen eğikliği yalpalaması

Dünya’nın eksen eğikliği 41 bin yıllık döngülerle 22,1 ila 24,5 derece arasında yalpalar ki 11 bin yıl önce son buzul çağı sona erdiğinden bu yana 22,1 dereceye doğru küçülmektedir. Dünya’nın aldığı güneş ışığı-enerjisi eksen eğikliğine göre değişmez ama kuzey ve güney yarımkürenin yaz ile kış aylarında ne kadar ışık aldığı eksen eğikliğine bağlıdır. Eksen eğikliği arttıkça kış ve yaz arasındaki sıcaklık farkı artarak 4 mevsim belirginleşir. Eksen eğikliği azaldıkça mevsimler ortalama sıcaklığı yakınsar.

Eksen eğikliği arttıkça kış ve yaz arasındaki sıcaklık farkı artarak 4 mevsim belirginleşir. Eksen eğikliği azaldıkça mevsimler ortalama sıcaklığı yakınsar. Öyle ki eksen eğikliğinin azalması kuzey yarımkürede buzul oluşumunu kolaylaştırır; çünkü yazın ve kışın maksimum ışığı ılıman bölgelerden ziyade ekvator bölgesi alır. Yazlar daha serin ve kışlar daha ılık geçer. Bu nedenle küresel ısınma olmasa Dünya’nın 20 bin yıl sonra buzul çağına girmesini beklerdik. Sonuçta yalpalama döngülerindeki mevcut konumla eksen eğikliği döngüsünü birleştirirsek kuzey yarımkürede 20 bin yıl sonra yeni bir buzul çağı bekleyebiliriz.

İlgili yazı: Yerçekimi Uzayla Zamanı Nasıl Büküyor?

 

3. Buzul çağı ve dışmerkezlilik döngüsü

Dünya’nın yörüngesi kusursuz çember değil elipstir; yani yumurta gibi ama az basık ovaldir. Elipslerin iki odağı bulunur ve elipsler basıklaşırken odaklar birbirinden uzaklaşır. Buna dış merkezlilik deriz. Elips basıklığı 100 bin yıllık döngülerle değişir ama 400 bin yıllık döngülerde dış faktörlerin etkisiyle maksimuma çıkar. Dışmerkezlilik döngüsü Milankoviç döngüleri içinde Dünya’nın Güneş’ten aldığı toplam enerjiyi değiştiren tek döngüdür.

• 100 bin yıllık döngülerle Dünya yörüngesi genleşerek neredeyse çember olur (e=0).
• 400 bin yıllık döngülerle ise maksimum basıklaşır (e = 0,07).

Şu anda Dünya yörüngesinin basıklığı 0,017 olup bu da neredeyse kusursuz bir çemberdir. Öyle ki yıl içinde Dünya’nın Güneş’e en yakın olduğu nokta en uzak olduğu noktadan yalnızca yüzde 3,4 daha yakındır ama bu küçük farka rağmen Dünya’ya Güneş’e en yakınken yüzde 7 daha çok ışık alır! 😮 Oysa eksen basıklığı maksimum olduğunda Güneş’e en yakın ve en uzak olduğumuz nokta arasında yüzde 23 fark olacak! Bu da en yakın noktada daha çok ışık ve en uzak noktada daha az ışık almak demek.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Buzul çağları değişkendir

Maksimum elipste mevsimler eksen eğikliğinden çok Güneş’e yakınlıktan etkilenir Bu da 4 mevsimden çok iki mevsim yaşamak, yani kısa bahar aylarıyla uzun yaz ve kışlar yaşamak demektir. 100 bin ve 400 bin yıllık döngüler yalpalama ile eksen eğikliği döngüleriyle buzul çağlarını etkiliyor. Kuzey yarımkürede daha çok kara olmasına bağlı olarak buzul çağlarının süresini uzatıp şiddetini artırıyor ya da azaltıyor. İşte bu yüzden Dünya’nın eksen yalpalaması 26 bin yıllık döngüye sahip olsa da buzul çağları hep 26 bin yılda tekrarlanmıyor ve süresi de değişiyor.

Genel olarak basık elips yaz ve kış aylarının şiddetini artırır ama Güneş’e yakınlığımızın artması nedeniyle yıl içinde daha çok ışık almamızı sağlar. Sonuç olarak maksimum ışığa yüzde 100 dersek şu andaki neredeyse dairesel yörüngemizde yıllık toplam ışık kapasitemizin yüzde 99,7764’ünü alıyoruz. Kusursuz dairesel yörüngede ise sadece yüzde 99,75’ini alırdık. Tabii eliptik yörüngede kışlar en uzak noktaya denk gelirse daha sert geçecek ve yaz ayları da ısınacaktır ki tersi de olabilir. Peki bu ne demek?

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Buzul çağı ve kartopu Dünya

Dünya 2,4 ila 2,1 milyar yıl önce tümüyle buzlarla kaplıydı. Okyanusların üzeri bile 1 km kalınlığında buz tabakasıyla örtülmüştü. Buna Kartopu Dünya senaryosu diyoruz ki 700 milyon yıl önce de aynısı oldu. Oysa o yıllarda doğal küresel ısınmayı metanojen bakteriler başlattı. Atmosfere karbondioksitten 28 kat etkili bir sera gazı olan metan yayan bakteriler Dünya’nın hızla ısınmasına ve dolayısıyla kitlesel yok oluşa yol açtılar (canlılar soğuk iklime alışıktı).

İyi de Kartopu Dünya neden oldu ve bu senaryo neden bu kadar nadir gerçekleşiyor? Sebebi eksen yönü yalpalaması, kubbemsi yalpalama, eksen eğikliği yalpalaması ve yörünge basıklığı döngüsünün üst üste gelmesidir. Ayrıca karaların kuzey ve güney yarımkürede eşit ölçüde yer alması, dahası bütün kıtaların birleşerek dev bir süperkıta oluşturmasıdır. Bütün bu şartlar bir araya gelirse Dünya tümüyle buzlarla kaplanabilir. Şimdi gelelim insanların yol açtığı küresel ısınmanın buzul çağlarına etkisine:

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

 

Buzul çağı ve küresel ısınma

Dünya’nın ortalama sıcaklığı fosil yakıtlardan kaynaklanan insan eseri küresel ısınma nedeniyle 1880’den bu yana 0,98 derece arttı ve küresel ısınmayı durdurmazsak 2100 yılına dek ortalama sıcaklık 3 derece daha artacak. Son 140 yılda on yıllık sıcaklık artışı 0,07 derece oldu ama 1981’den bu yana on yılda 0,18 derece olarak seyrediyor! 😮 İşte bu nedenle Dünya’da son buzul çağını yaşadık.

Bundan sonra buzul çağı olmayacak; çünkü mevcut elips basıklığı ortalama sıcaklığı ancak yüzde 0,014 oranında ve eksek eğikliği değişikliği de yüzde 0,0002 oranında azaltabilir. Güneş’in 11 yıllık güneş lekeleri döngüsü bile yıldızımızın en pasif ve nispeten soğuk olduğu dönemde ortalama sıcaklığı en çok yüzde 0,08 azaltabiliyor. Şimdi buna on yılda 0,18 derece olup gittikçe hızlanan sıcaklık artışını ekleyin. Ne göreceksiniz? Buzul çağları artık hayaldir. 2040’tan itibaren kuzey kutbunda yazın buz olmayacak.

2100 yılında ortalama sıcaklığın en az 3 derece ve deniz seviyesinde yükselmenin ise 1,2 metre olması bekleniyor. Bu da Haliç ve Caddebostan sahili gibi iç denizlerin sığ sularında 6 ila 12 metrelik yükselmeye karşılık gelecek ama deniz seviyesinde yükselmenin 2,4 metre olması da mümkün. Kısacası 3-5 petrol zengininin dar görüşlü ekonomik çıkarlarına karşı çıkmazsak Dünya okyanuslarını 300 yılda kaynatıp gezegeni Venüs gibi yüzey sıcaklığı 461 derece olan bir düdüklü tencereye dönüştürebiliriz.

Peki İlk Süper Kıta Columbia nasıl oluştu ve parçalandı? Onu da şimdi okuyabilir, 700 milyon önce kartopu dünya evresini sonlandıran Mor Dünya bakterilerini görebilir ve yerkabuğunun nasıl oluştuğuyla kıtaların kaymasına hemen bakabilirsiniz. Keyifli bir Pazar dilerim. 😊

Kartopu etkisi

¹The Snowball Earth transition in a climate model with drifting parameters
²The Snowball Stratosphere