La Théorie astronomique aux cycles de Milankovitch

De Didaquest
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Résumé:

Selon la théorie astronomique des climats (théorie de Milankovitch), les variations des paramètres orbitaux de la Terre seraient suffisantes pour provoquer l’alternance entre climats glaciaires et interglaciaires. Cette théorie, fortement contestée dans un premier temps, a ensuite été confirmée par l’astronome belge André Berger à la fin des années 1970.

Les calculs à partir des données expérimentales montrent qu’un épisode de glaciation correspond à une période marquée par une obliquité faible, une excentricité forte et une précession telle que la Terre est loin du soleil pendant l’été boréal (Sadourny, 1994). Plus les étés sont chauds plus la situation est favorable à la fusion progressive d’une calotte sur l’hémisphère nord, lorsque celle-ci existe, car la fusion des glaces a lieu l’été. Inversement, plus les étés sont frais, plus la situation est favorable à l’installation ou à la croissance de la calotte (si celle-ci existe déjà). En bref, moins d’insolation à 65° n entraîne une période plus froide de glaciation. La réalité est plus subtile, mais ce mécanisme est majeur et permet d’appréhender comment les cycles, liés à l’influence des différentes planètes sur le mouvement de la Terre, vont conduire le ballet des glaciations durant le quaternaire.

Les variations de l’orbite terrestre font toutefois varier la quantité d’énergie solaire qui parvient sur la Terre. Actuellement, on enregistre une différence de 6% entre été et hiver. Mais lorsque l’orbite terrestre est à son maximum d’excentricité, la différence entre l’été (plus chaud car plus proche) et l’hiver (plus froid) aurait atteint 20 à 30%.

  • Milutin Milanković: souvent francisé en Milankovitch, en serbe cyrillique :

( Милутин Миланковић ), né le 28 mai 1879 à Dalj, dans l'empire Austro-Hongrois, aujourd'hui en Croatie - mort le 12 décembre 1958 à Belgrade), est un ingénieur, un astronome, un géophysicien et un climatologue serbe.

1904 : doctorat en sciences techniques à l'Institut de technologie de Vienne. 1909 : assistant en mathématiques appliquées à l'université de Belgrade. 1914 : fait prisonnier pris par l'armée austro-hongroise (libéré en 19..?). 1920 - 1941 : entreprend son travail sur sa théorie de changement de climat au quaternaire. Les théories de Milanković n'ont été largement admises qu'au début des années 70. Ceci fut dû à un certain nombre de facteurs comprenant principalement :

la datation non satisfaisante des calottes glaciaires ; les énormes délais mis en jeu dans l'accumulation des couches de glace ; la nature complexe des divers rayonnements et leurs rapports au climat.


Depuis un certain temps, des chercheurs avaient compris qu'à la diminution, lente mais inexorable, de la température moyenne de la Terre (depuis des millions d'années) se superposent d'autres facteurs qu'il faut essayer de modéliser, afin de pouvoir les intégrer dans une prévision globale des changements climatiques.

En 1911, Milankovitch, décide de dresser une carte les périodes glaciaires du pléistocène, assortie de tables, toujours en usage à l'heure actuelle (le pléistocène est l'époque géologique allant de 1,8 million d'années à 11.500 ans, env.). Elle fut caractérisée par des périodes glaciaires prolongées, les glaciers couvrant des continents, interrompue par des périodes interglaciaires courtes, au climat tempéré. Milankovitch a fait tous ses calculs à la main, et il les a refaits pendant les trente années à venir. Il y a incorporé de nouvelles informations sur de petites variations de l'inclinaison de l'axe de la Terre, et sur de petits changements orbitaux provoqués par la traction subite de la gravité d'autres planètes. Chacune de ces variations orbitales a sa propre échelle de temps, et par conséquent elles agissent l'une sur l'autre de différentes manières, mais chacune est régulière. Remontant jusqu'à 600.000 ans en arrière dans ses calculs, il mesura soigneusement, l'effet de ces facteurs sur le rayonnement solaire entrant à travers l'hémisphère nordique. Les diagrammes et les tables de Milankovitch créées à l'époque sont encore employés aujourd'hui. Finalement, le mathématicien est arrivé à une théorie astronomique complète des glaciations. Ainsi, deux cycles de glaciation longs de 413 000 et 100 000 ans se corrèlent à deux cycles "courts" de 40 000 et 21 000 ans, suivant les variations (connues) de l'orbite terrestre (inclinaison, nutation, précession). Mais, les plus grosses planètes du système solaire, Jupiter et Saturne perturbent également les mouvements orbitaux de la Terre. Mais les grosses explosions telluriques peuvent elles aussi (comme l'explosion du 26.12.2004) faire dévier l'axe de rotation alors que les éruptions volcaniques importantes diminuent la quantité de chaleur reçue au sol.

De même les activités solaires, naturelles (activité des végétaux et des animaux), anthropiques (industrielles, agricoles…), voire météoritiques représentent autant de facteurs de perturbation...


La composante astronomique :

Milankovitch démontra donc, que le cycle de glaciation trouve, essentiellement, son origine dans deux types de périodicité :

des périodes longues, de 413 000/ 100 000 ans, des périodes "courtes" de 40 000 ans et de 21 000 ans. Ces périodicités sont caractéristiques respectivement :

des variations de l'excentricité de l'orbite terrestre; de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre (la nutation); de sa précession (ou rotation de cet axe). Wurms, la dernière grande glaciation a connu son maximum il y a 18 000 ans, les températures étaient inférieures d'environ quatre degrés à celles actuelles et on peut s'attendre à un retour de la glace dans plusieurs dizaines de milliers d'années. Depuis la fin de cette dernière grande glaciation, il y a environ dix mille ans, le climat est plus clément et relativement stable, à long terme. Cette douceur a permis aux sociétés primitives de chasseurs - cueilleurs de se sédentariser et de développer l'agriculture et l'élevage (passage du paléolithique au néolithique). Attention, d'après les cycles de Milankovitch, on peut s'attendre à un retour des glaces dans quelques dizaines de milliers d'années…