Die Exzentrizität der Erdumlaufbahn: eine Ellipse, die alles verändert

Eine nicht ganz so kreisförmige Umlaufbahn

Die Umlaufbahn der Erde um die Sonne wird oft als Kreis dargestellt, tatsächlich handelt es sich jedoch um eine leicht abgeflachte Ellipse, gekennzeichnet durch aExzentrizitätmit \(e\) bezeichnet. Diese Exzentrizität misst den Grad der Abflachung der Ellipse: \(e = \sqrt{1 - \frac{b^2}{a^2}}\), wobei \(a\) die große Halbachse und \(b\) die kleine Halbachse ist.

Eine variable Exzentrizität

Eine von Riesen beeinflusste Umlaufbahn

Die Exzentrizität der Erdumlaufbahn ist nicht konstant. Sie schwankt in Zyklen von etwa 100.000 Jahren zwischen 0,005 und 0,058. Diese Schwankungen werden durch die verursachtGravitationsstörungenvon den Riesenplaneten Jupiter und Saturn ausgeübt, die langsam die Form der Erdumlaufbahn verändern.

Eine schwache, aber nicht zu vernachlässigende Exzentrizität

Derzeit folgt die Erde einer Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von etwa 0,0167, was einem perfekten Kreis nahe kommen könnte. Dieser kleine Wert erzeugt jedoch eineDistanzunterschiedvon etwa 5 Millionen Kilometern zwischen denPerihel(147,1 Millionen km) undAphelie(152,1 Millionen km).

Hinweis::
L'Aphelieist der Punkt in der Umlaufbahn, an dem die Erde am weitesten von der Sonne entfernt ist (derzeit ~152,1 Millionen km). An dieser Position ist die empfangene Sonnenenergie minimal.

Hinweis::
DERPerihelist der Punkt in der Umlaufbahn, an dem die Erde der Sonne am nächsten ist (derzeit ~147,1 Millionen km). Dort ist die Sonneneinstrahlung am höchsten, was die Jahreszeiten, insbesondere derzeit auf der Südhalbkugel, leicht modulieren kann.

Eine verstärkte Auswirkung auf das Klima

Diese Abstandsvariation führt zu einem Unterschied in der Größenordnung von6,7 %in der Sonnenenergie, die zwischen dem sonnennächsten und dem sonnenfernsten Punkt empfangen wird. Für sich genommen mag diese Variante harmlos erscheinen, aber sie wirktSynergie mit anderen Orbitalparametern(Schräge und Präzession) und mit terrestrischen Rückkopplungsmechanismen (Eis, Albedo, CO₂, Wasserdampf, Biosphäre). Diese kombinierten Effekte sind der Ursprung vonMilankovitch-Klimazyklen, die die in den letzten Millionen Jahren beobachteten glazialen/interglazialen Wechsel erklären.

Erhebliche klimatische Folgen

Exzentrizitätsschwankungen beeinflussen den durchschnittlichen Abstand zwischen der Erde und der Sonne und verändern so die empfangene Sonneneinstrahlung. In Zeiten maximaler Exzentrizität wird der Unterschied zwischen Perihel und Aphel erheblich. In Verbindung mit anderen Orbitalparametern (Schräge und Präzession) ist diese Variation der Ursprung vonMilankovitch-Zyklendie die Eiszeiten unterbrechen.

Vergleich der Exzentrizität der Erde mit anderen Planeten

• Quelle:NASA – Planetary Fact Sheet (neues Fenster)

Eine Ellipse, die alles verändert

Auch wenn die Exzentrizität der Erdumlaufbahn gering erscheint, sind ihre Auswirkungen auf das globale Klima auf der geologischen Zeitskala bemerkenswert. In Kombination mit anderen Orbitalparametern prägt es die wichtigsten Klimatrends unseres Planeten und spielt eine Schlüsselrolle beim Wechsel von Eis- und Zwischeneiszeiten.

Jüngste Eiszeiten

Hier sind die wichtigsten Klimazyklen, die in den letzten 800.000 Jahren identifiziert wurden:

• Daten von: EPICA Dome C, Wostok-Eiskern (Petit et al., 1999; Jouzel et al., 2007), LR04 (Lisiecki & Raymo, 2005).