Volumen 8 - Nº45 - MARZO/ABRIL 1998

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Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la
Asociación Ciencia Hoy

ARTICULO

Los climas del cuaternario: Causas y concecuencias

Eduardo Tonni - Alberto Cione - Ricardo Pasquali

LOS CICLOS DE MILANKOVITCH

La existencia de períodos glaciales (llamados también glaciaciones) fue inferida por primera vez en 1837 por el biólogo suizo-norteamericano Louis Agassiz. Agassiz obtuvo datos geológicos que indicaban que las glaciaciones de los Alpes se habían expandido en el pasado a las tierras bajas que los circundaban. Esto lo llevó a sugerir que, en un tiempo geológico no muy lejano, el clima habría sido mucho más frío que el actual. Esta hipótesis se vio reforzada por estudios realizados por el mismo investigador en Escocia y los Estados Unidos.

En 1842, el matemático francés Joseph Adhémar sugirió que las glaciaciones podrían haberse originado por factores astronómicos que causaron una disminución en la cantidad de irradiación que la Tierra recibe del Sol.

En lo que sigue se analizarán algunos de estos mecanismos.

Durante la década de 1860, el escocés James Croll, un científico autodidacta que se desempeñaba como conserje del Andersonian College and Museum de Glasgow, presentó una novedosa teoría para explicar las glaciaciones. La visión de Croll, que está resumida en su libro El clima y las épocas, se basó en los cálculos que había realizado el astrónomo francés Urbain Leverrier para predecir las variaciones de la excentricidad de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. De acuerdo con Croll, las complicadas interacciones gravitatorias en el sistema solar hacen que la forma de la órbita terrestre cambie de modo regular y previsible, pasando de ser casi circular a una forma de elipse algo estirada. Según este científico, cuando la órbita es circular, se expresan las condiciones cálidas características de un período interglacial; mientras que la órbita alargada corresponde a los períodos glaciales. Croll sostenía que si los inviernos eran fríos la nieve podía acumularse con mayor facilidad y, de este modo, reflejaría la radiación solar incidente manteniendo a la Tierra fría. Si durante los inviernos del Hemisferio Norte la Tierra estaba lejos del Sol -lo que sucede cuando la órbita tiene forma alargada-, debería producirse una glaciación.

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Fig 1
Cambio cíclico de la inclinación del eje de rotación terrestre

Entre las décadas de 1920 y 1930, el astrónomo yugoslavo Milutin Milankovitch calculó, laboriosamente, las variaciones en la cantidad de radiación solar que recibe la Tierra debidas a cambios en los movimientos de traslación y de rotación del planeta, y propuso un mecanismo astronómico para explicar los ciclos glaciales basado en tres factores. El primer factor es la inclinación del eje de rotación terrestre. Al aumentar su ángulo, las estaciones resultan más extremas en ambos hemisferios (veranos más cálidos e inviernos más fríos). Actualmente, el eje de la Tierra está desviado 23,44 grados con respecto a la vertical; esta desviación fluctúa entre 21,5 y 24,5 grados a lo largo de un periodo de 41.000 años. (Figura 1).
Un segundo factor que acentúa las variaciones entre las estaciones es la forma de la órbita terrestre. Con un período de, aproximadamente, 100.000 años, la órbita se alarga y acorta, lo que provoca que su elipse sea más excéntrica y luego retorne a una forma más circular. La excentricidad de la órbita terrestre varía desde el 0,5%, correspondiente a una órbita prácticamente circular; al 6% en su máxima elongación. Cuando se alcanza la excentricidad máxima, se intensifican las estaciones en un hemisferio y se moderan en el otro. (Figura 2).
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Fig 2
Cambio ciclico de la forma de la órbita terrestre

El tercer factor es la precesión o bamboleo del eje de rotación de la Tierra, que describe una circunferencia completa, aproximadamente, cada 23.000 años. La precesión determina si el verano en un hemisferio dado cae en un punto de la órbita cercano o lejano al Sol. El resultado de esto es el refuerzo de las estaciones, cuando la máxima inclinación del eje terrestre coincide con la máxima distancia al Sol. Cuando esos dos factores tienen el mismo efecto en uno de los hemisferios, se tienen efectos contrarios entre si en el hemisferio opuesto. (Figura 3).
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Fig 3
Movimiento de precesión del eje de rotación terrestre

Milankovitch, además, incorporó una idea del climatólogo alemán Wladimir Köppen en la teoría astronómica. Esta fue la sugerencia de que la causa inmediata de una glaciación se debe a la reducción de la irradiación solar en verano, con la consiguiente disminución de la fusión de los hielos formados en el invierno, y no a una sucesión de inviernos rigurosos, como pensaba Croll. Los ciclos predichos por la teoría de Milankovitch fueron confirmados, experimentalmente, por Cesare Emiliani en la década de 1960.
Este investigador utilizó el oxígeno presente en el carbonato de calcio de los caparazones de microfósiles del fondo oceánico para calcular las temperaturas del último millón de años de la vida de la Tierra, midiendo la abundancia de los distintos isótopos del oxigeno (ver recuadro "¿Cómo se determinan las paleotemperaturas?").