玩陀螺吗？地球那么大的哦

这是一个陀螺。

这也是一个陀螺，但是和上面的陀螺有点不一样。

是的，你猜对了事实上，这是我们共同的家园——地球可是，这个原本舒适温馨的家，近几十年来似乎开启了地狱模式在联合国政府间气候变化专门委员会最新的第六次评估报告《气候变化2021:自然科学的基础》中，联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯提出了对人类的红色警告气候变暖的速度大大加快，极端天气现象频繁发生，这些都在一次又一次地挑战着地球上的生命那么，是什么在推动气候系统的变化呢

气候变化2021:自然科学基础

对于上个世纪的气候变化，人们主要关注的是人类活动但如果地质时期的气候变化涉及到一万年到一百万年的时间尺度，则可以用米兰科维奇的理论来解释这个理论涉及三个天文因素的变化:地球轨道的偏心率，岁差和倾角

1.米兰科维奇循环

20世纪初，塞尔维亚土木工程师，数学家米兰科维奇精确计算了数百万年来地球的偏心率，轨道倾角，岁差和夏季65 N太阳辐射的变化，认为地球轨道三要素的变化引起了地球获得的辐射能的变化，导致了地球大气顶部和太阳辐射纬度的周期性变化和季节变化，从而引起了全球气候变化。

米兰科维奇提出夏季65 N的太阳辐射变化是驱动第四纪冰期旋回的主要原因，即单一敏感区的触发驱动机制:北半球高纬度气候变化信号会被放大传递，从而影响全球气候变化其中，夏季65 N的太阳辐射变化主要受地球轨道的三个参数影响:偏心率，地轴倾角和岁差那么，这三个参数会发生什么变化，它们会如何引起全球气候变化

地球轨道参数示意图2地球轨道参数会引起太阳和地球之间的距离和位置的变化

地球公转轨道的形状不是正圆，而是椭圆数学上，椭圆的扁平程度由偏心率来量化椭圆的短轴是最近几天点轴，长轴是远日点轴远轴往往是稳定的，从圆到椭圆或从椭圆到圆的轨道变化总是由近轴即短轴来完成地球轨道的平均偏心率为0.028，变化周期为40万年和10万年，分别称为偏心率的长周期和短周期当短轴伴随着偏心率的增加而缩短时，季节变化会加剧但是由偏心率直接引起的气候效应很小，因为地球离太阳太远了离地球距离的最近几天点和远日点之差变化不大，偏心率主要通过调节气候岁差的幅度来影响地球的气候系统

地球轨道偏心率变化及其周期性岁差示意图。

岁差又称岁差，是指一个天体在其他天体的引力作用下，相对于空间惯性坐标系的自转轴缓慢而持续的变化从太空看，地球就像一个陀螺，这个陀螺的方向在逐渐变化陀螺的运动是由太阳和月亮对固体地球施加的潮汐力引起的比如地球自转轴的方向逐渐漂移，跟踪其摇摆的顶部，扫出一个周期约为25800年的圆锥体

岁差运动方向及岁差，章动和地球自转示意图

岁差的具体表现是地球赤道面和黄道面的变化，分别称为赤道岁差和黄道岁差赤道岁差的影响主要表现在春分点以每年51″左右的速度持续西移这种影响可以通过回归年和恒星年的差异，以及北极和北极星相对位置的变化直接观察到比如12000年后，织女星会成为新的北极星黄道岁差的影响表明，春分点以每年约0.1″的速度东移，黄道与黄道的交角变化缓慢赤道岁差和黄道岁差统称为总岁差

岁差本身并不能改变半球每年接收到的入射辐射，只能改变接收时间当某个半球的夏季处于最近几天点时，该半球在最近几天点经历短暂炎热的夏季和漫长寒冷的冬季，即季节增强对侧半球夏季漫长凉爽，冬季短暂温暖，季节性不强当然，这里的热与冷，暖与凉都是相对的

岁差是世纪时间尺度中唯一需要注意的轨道参数，一个世纪中季节可以前进1.4天近几个世纪以来，它导致了北半球寒冷的春天，漫长的夏天和冬天推迟开始岁差的循环气候周期振幅受偏心率控制，对中低纬气候影响较大，对极地影响较小

倾角

第三是地球自转轴的倾角倾角是地球自转轴相对于轨道平面的角度在太阳系中，地球的轨道平面是黄道，所以地轴的倾角也叫黄赤交角，用ε表示月球与大质量行星之间的引力干涉使地轴倾角轻微摆动，角度变化的范围为2.4°，在大约41000年的周期内从22.1°缓慢变化到24.5°，然后恢复

地轴倾角的范围

目前地球的轴倾角约为23.44虽然一年四季地轴的倾角都是同一个方向，但是伴随着地球围绕太阳运行，朝向太阳的半球会逐渐变成背向太阳的半球，反之亦然这种影响是季节变化的主要原因面朝太阳的半球每天日照时间相对较长，中午阳光直射地面的角度越靠近垂直方向，该区域单位面积获得的能量越多

当倾角变大时，半球高纬度地区夏季白天变长，冬季夜晚变长，导致夏季接收辐射增加，冬季接收辐射减少，半球高纬度地区接收太阳辐射的年变化变大此外，土地更集中的北半球冬天更容易冷

让我们想象一个场景在北半球，夏季接近最近几天点，夏季较短，冬季较长同时，地轴倾角较小，北半球高纬度地区夏季接受的辐射较少，冬暖夏凉这将导致冬季累积的降雪无法在短暂的夏季融化在这种情况下，地球的温度会降低，反过来，温度会升高也就是说，这种角度变化不会改变太阳到地球的总能量，但会影响太阳光在不同纬度的分布因此，偏心率和倾角的共同作用会使一个半球明显比另一个半球冷这是米兰科维奇关注夏季北半球高纬度地区太阳辐射变化的重要原因

似乎地球轻微的抖动就会引起地球轨道参数的变化，从而影响地球接收到的太阳辐射的分布，最终影响全球气候变化。

但由于缺乏连续记录，很难找到全球气候指标，验证米兰科维奇假说的难度很大直到岩心钻探技术和冰芯同位素测定技术的发展，学者们用稳定氧同位素解释第四纪气候变化，米兰科维奇的理论才得到证实

图东方号时间序列和太阳辐射，以及6月中旬CO2，大气同位素温度，CH4，大气δ18O和65 N太阳辐射随时间的变化。

但是米兰科维奇在世的时候，这些技术还没有发展起来，所以很难验证他的理论支撑米兰科维奇的是他对科学的信念

孤独的房间，远离尘世的喧嚣，简直就是为科研量身定做的...在我的行李箱里，有我关于宇宙问题的笔记，还有纸和笔，我开始写，开始计算当我停止写作时，已经是深夜了，环顾房间，我突然想知道我在哪里好像监狱只是我漫游宇宙途中临时住的旅馆

地球这个陀螺可能永远不会停，因为在浩瀚的宇宙中，总有人用生命守护着它的转动。

参考数据

轨道几何学，二氧化碳和更新世气候俄刻阿诺斯，1986年，第29卷第4期，第43—49页

吴怀春，张世鸿，冯庆来，等.旋回地层学的理论基础，研究进展与展望.地球科学—中国地质大学学报，2011，036 : 409—428。

更新世冰河时期的天文理论:简要的历史回顾伊卡洛斯，1982年，50: 408—422

《地球轨道的变化:冰河时期的起搏器》科学，1977，194: 1121—1132

Petit J R，Jouzel J，Raynaud，等.南极东方冰芯过去420，000年的气候和大气历史自然，1999，399: 429—436