Les cycles de Milankovitch et le climat

Milutin Milankovitch est un ingénieur et mathématicien serbe qui s’est demandé si les nombreuses perturbations de l’orbite de la Terre pouvaient avoir un effet sur le climat qui y règne.

Réponse courte: oui, beaucoup.

Réponse longue:

L’orbite de la Terre n’est pas un chemin fixe. Elle subit, à cause de la présence des autres planètes, de nombreuses oscillations, avec chacune une période de cycle différente.

Commençons par l’excentricité: l’orbite terrestre n’est pas circulaire, mais presque. Et le « presque » n’arrête pas de changer, passant de très peu (0,005) à peu (0,058) puis de nouveau à très peu tous les 413 000 ans.

Mais voilà, même à l’intérieur de cette oscillation, il y a une autre oscillation plus petite – en fait, deux, de périodes 95 000 et 125 000 ans, qui se combineraient en une seule, d’environ 100 000 ans.

Quelle importance ? Plus l’orbite est excentrée, plus la Terre ralentit et s’éloigne plus que d’habitude du Soleil pendant qu’elle passe la partie « allongée » de cette orbite en ellipse décentrée, et plus elle se rapproche du Soleil pendant moins longtemps dans la partie « raccourcie ». Cela veut dire moins de Soleil pendant pendant une plus grosse moitié de l’année, et plus de Soleil pendant une moins grosse moitié de l’année. Cela fait environ 6,8% de différence d’ensoleillement entre la partie courte et la partie allongée de l’orbite excentrée à l’heure actuelle, avec une excentricité de 0,017… et cela peut atteindre 23% de différence au maximum d’excentricité.

Pour faire simple: tous les 100 000 ans environ, la Terre connaît un cycle d’ensoleillement, qui passe de constant dans l’année à plus varié, puis de plus varié à constant, de nouveau. Et ce cycle, comme les marées, varie lui aussi en amplitude suivant un autre cycle, de 413 000 ans celui-ci. Bref, il y a des « marées » de Soleil, avec de temps en temps des « grandes marées » de Soleil. Pour de nombreux scientifiques, ce va-et-vient inquiétant constitue rien de moins que « le pacemaker des ères glaciaires » de la Terre. Mais en fait, cela a surtout l’effet de nous coller un « second cycle saisonnier » qui ne colle pas avec le vrai, et pertube nos saisons habituelles.

Mais ce n’est pas tout !

Comme une tuile n’arrive généralement pas toute seule, il faut aussi compter sur le fait que ces marées d’ensoleillement n’arrivent pas en même temps que les saisons. Bah non, ce serait trop facile. La partie « allongée » de l’orbite excentrée peut arriver n’importe quand dans l’année. Heureusement les cycles sont lents, donc on se tape cette partie « froide » généralement au même moment chaque année que l’année précédente. Mais ce moment glisse d’une année sur l’autre. Ce cycle, lui, a une période de 45 000 ans. En ce moment, la marée de « moins de Soleil » arrive le 4 Juillet tandis que la marée de « plus de Soleil » arrive le 3 Janvier. Dans 22 500 ans ce sera le contraire.

Autre chose: la longueur des saisons varie avec l’excentricité. Plus la Terre s’éloigne, plus elle ralentit par rapport au Soleil, et la saison dans laquelle elle est s’allonge aussi. Et réciproquement quand elle s’en rapproche: la saison se raccourcit. Quand l’excentricité est à son minimum, la Terre a des saisons équilibrées.

Bref, dans notre cas actuel, l’hiver se raccourcit et se réchauffe, tandis que l’été s’allonge et se refroidit. La différence dépasse 9 jours entre les deux (et le printemps est un peu plus long que l’automne, parce que les marées de Soleil n’arrivent pas en plein milieu mais au début de l’été et de l’hiver).

Vous suivez toujours ? On n’en a pas fini !

Et non ce n’est pas fini. L’inclinaison de la Terre, qui cause les saisons, oscille lui aussi, tous les 41 000 ans, de 22,1 à 24,5 degrés. Quand elle diminue, l’été devient plus tiède et l’hiver plus doux. C’est l’inverse quand elle augmente, les saisons deviennent plus marquées. Nous sommes aujourd’hui à 23,44 degrés (plus que la moyenne), et ça baisse. Quelle importance ? Il paraîtrait que moins les saisons sont marquées, moins la glace fond sur l’année, et plus le risque d’ère glaciaire augmente à cause de l’augmentation de l’albédo.

Le quoi ?

L’albédo. C’est la quantité de lumière solaire que la Terre renvoie au lieu de l’absorber et d’en faire de la chaleur. Plus il augmente, plus on se les gèle. Compris ? Plus la Terre ressemble à une boule de neige plutôt qu’à un morceau de charbon, et moins elle se réchauffe au Soleil. Ce serait (entre autres) pour ça que les ères glaciaires terrestres durent vachement plus longtemps que les périodes chaudes.

Quoi d’autre ?

Vous vous doutiez bien qu’il en reste encore à venir… L’axe de rotation de la Terre ne reste pas pointé dans la même direction. Lui aussi oscille autour d’un autre axe. C’est ce qui fait changer les dates des saisons au cours du temps, en avant puis en arrière dans le calendrier, tous les 26 000 ans. C’est aussi pour ça que l’hémisphère Nord peut avoir des saisons plus marquées que l’hémisphère Sud, et réciproquement: quand l’axe est aligné avec les solstices, autrement dit quand le pôle Nord ou Sud pointe davantage vers le Soleil pendant que la Terre est plus près ou plus loin que d’habitude du Soleil (re-voilà les marées de Soleil), la différence avec les saisons est plus marquée d’un côté de la Terre que de l’autre, que si il pointait davantage de côté (ce qui éclairerait autant chaque hémisphère).

La migraine commence à se faire sentir ? Il reste pourtant un hors-d’oeuvre à finir avant de passer au plat de résistance.

Encore autre chose ? Argh !

Eh oui, il reste encore un truc que même Milankovitch avait oublié: la Terre ne tourne pas sur le même plan que le Soleil. Et bien sûr, cette inclinaison-là oscille aussi… tous les 100 000 ans, passant de « plus parallèle au Soleil » à « moins parallèle », et réciproquement, encore et encore.

Manque de bol pour nous, il semblerait qu’il y a de la poussière sur le plan du Soleil. Plus la Terre tourne parallèlement au Soleil, plus elle reste enfoncée longtemps dans ce nuage au lieu de le traverser rapidement deux fois par an (en ce moment, ça se passe les 9 Janvier et 9 Juillet). Et ça fait moins de Soleil pour nous: moins de chaleur, encore une fois.

Oserai-je le dire ? Ce cycle de 100 000 ans colle remarquablement bien aux ères glaciaires terrestres. L’horloge tourne. Il ne nous reste plus longtemps.

Et maintenant, le plat de résistance. Bon appétit !

Les périodes toutes différentes de tous ces cycles font que leurs effets n’arrivent jamais vraiment en même temps… en général. Comme les alignements de planètes, il leur arrive d’avoir les mêmes effets, tous ensemble, en même temps.

Imaginez un peu ce qui pourrait se passer, si, disons, la Terre se retrouvait en pleine période éloignée du Soleil, en plein dans le nuage du plan solaire, après avoir subi des étés trop doux pour faire fondre la glace pendant quelques dizaines d’années, faisant augmenter l’albédo juste ce qu’il faut malgré les nombreux hivers doux qui y correspondraient, en étendant par exemple les glaciers de l’hémisphère Sud au détriment de ceux du Nord à cause d’un axe de rotation terrestre pas trop bien orienté…

Eh ben si ça arrivait, peu importe qu’on soit en été. Il faudrait envisager de remettre le chauffage. En plein mois d’août. Et de le garder allumé longtemps…

Mais bon, pas de panique. Il paraît qu’on pourra encore profiter de la période chaude de cette ère les prochaines 6 000 à 50 000 années. Il paraît.

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À propos Martini
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6 Responses to Les cycles de Milankovitch et le climat

  1. jesrad says:

    Mouais, enfin vues les périodes de ces cycles, on aurait dû en voir les effets, si ils sont combinés, pendant déjà plusieurs décennies d’affilée, non ?

    Apparemment il manque un cycle là dedans: les effets thermiques des courants océaniques induits par les marées à cause de l’attraction lunaire, et leurs perturbations.

  2. Martini says:

    Béh non, banane, c’est dynamique et pas statique. C’est pas un type de temps particulier mais une vague tendance – un certain type de variation – qui s’installe sur plusieurs décennies.

  3. jesrad says:

    Tiens, encore un truc que tu n’as pas mentionné: la croissance des glaces polaires au début des ères glaciaires entraîne un écrasement de la Terre et donc un élargissement de son équateur, qui ralentit la rotation terrestre et chamboule en partie les courants marins, puis la fonte des glaces polaires à la fin des ères glaciaires entraîne le phénomène inverse. En ce moment on est en plein dans une « détente polaire », l’équateur se réduit lentement mais sûrement et accélère la rotation terrestre (les jours deviennent imperceptiblement plus courts), ce qui a un effet sur les courants marins, et donc les échanges de chaleur entre zones froides et chaudes de la planète.

  4. jesrad says:

    Tiens, il y a aussi les forces de marée, ces gradients gravitationnels qui font que la Lune tourne à la même vitesse autour de la Terre et sur elle-même: comme je l’ai dit plus haut ils déforment sans arrêt les océans autour des points amphidrotiques, mais aussi éloignent la Lune de quelques centimètres chaque année tout en la ralentissant dans son orbite. Ces forces existent aussi entre la Terre et le Soleil, ralentissant la rotation terrestre et éloignant la Terre du Soleil petit à petit tout en allongeant les années. On est passé de 400 jours de 22,9 heures par an à 365,25 jours de 24 heures chaque année, et ça continue de s’étirer. Des jours plus longs ce sont des écarts de température entre jour et nuit plus importants, a priori ça renforce les mécanismes d’échanges de chaleur de la planète.

  5. choom says:

    Concernant le 3ème commentaire et le ralentissement de la rotation terrestre dû à la croissance des glaces polaires : n’est ce pas plutôt lors de la fonte de ces glaces, et particulièrement de celles sur les terres émergées comme le Groenland, que le niveau global des océans augmentant, l’effet « bourrelet » provoqué par l’attraction lunaire augmenterait, grossissant ainsi l’équateur, et ralentissant légèrement la rotation terrestre ? (un néophyte)

  6. Martini says:

    Non, non, la fonte des glaces aux pôles allège les pôles, ce qui dégonfle l’équateur. La différence de distribution de la masse en sens inverse lorsque l’eau se répand dans les océans est minuscule, comparativement.

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