TEMABROJA

M. R.

Milankovićeva teorija klimatskih promena i današnja nauka

Temelj savremene klimatologije

Saznanje starih Latina da i knjige imaju svoju sudbinu, Habent sua fata libelli, na primeru Milankovićevog zavetnog dela “Kanon osunčavanja Zemlje” potvrđena je po ko zna koji put, ali na gotovo jedinstven na- čin. U danu kada je spaljena najveća srpska biblioteka, ona je preživela poput tek rođenog deteta u ruševinama neprijateljskih bombi ili razornog zemljotresa. Kao “satkana od nekog posebnog materijala očito je trebalo da preživi uprkos svemu” (A. Petrović). I ne samo da je preživela, nego su naučnici naroda čije su bombe pale na njene nepovezane tabake, prvi u njoj izloženu astronomsku teoriju klimatskih promena prihvatili, a jedan među njima, Eberl, i pre nego što je predata u štampu najavio kao”novo poglavlje egzaktnih nauka” i “trijumf koji je samo malom broju bio dat”.
Velika diskusija o problemu ledenih doba i Milankovićevoj teoriji koja astronomskim uzrocima objašnjava njihov nastanak i raščlanjivanje, započeta na stranicama nemačkog meteorološkog časopisa početkom 1944, nastavljena je i posle rata, i traje do današnjeg dana, a njegovo duhovno delo živi svojom snagom. Baš onako, kako je rekao italijanskom paleontologu Albertu Blanu (Alberto Carlo Blanc): “Ako je moja teorija dobra, ona će živeti svojom snagom”. Ili, drugom prilikom, kada je pozvan da sa- čini bibliografiju radova u kojima je citiran: “…Takav spisak neće biti nikada završen. Moja teorija uhvatila je duboka korena u nauci; njome će se služiti i buduća pokolenja”

Pobednički pohod krive osunčavanja

Glaciolog Valter Vunt, profesor Univerziteta u Frajburgu, dobro je razumeo prirodu svih prigovora i protivljenja Milankovićevoj teoriji, i odbacujući ih (jer “svi ostaju kod svojih detalja”, ne zanimaju ih “celovit pogled i objašnjenja”) proročki piše srpskom naučniku i prijatelju: “Pre se može govoriti o prelaznom stanju; ali kada se sakupi još materijala i teorija dopuni, kriva osunčavanja će nastaviti svoj pobednički pohod”. Projekti CLIMAP i drugi koji su usledili potvrdili su Vuntove reči. Milanković, međutim, nije doživeo da svoju teoriju vidi i dokazanom. Kanonom osunčavanja njegov tvorac je povezao egzaktne nauke (nebesku mehaniku, sfernu astronomiju i matematičku fiziku) i deskriptivne nauke o zemlji (geologiju, glaciologiju, paleontologiju, metorologiju, okeanologiju, geografiju, stratigrafiju) i zasnovao “pouzdan metod za rekonstrukciju i predviđanje klime koji je u osnovi još uvek valjan” (Petrović 2009:284). Kanon će “zauvek ostati kamen-temeljac nauke o klimi” (Berže 2000). Svi problemi s kojima se suočava ne osporavaju njegovu vrednost kao temeljnog metoda savremene klimatologije (Elkibbi, Rial).
Akademik Zoran Knežević, naš vodeći astronom, vidi dva aspekta dugovečnosti Milankovićevih naučnih rezultata, oba su vremenska. Prvi je vezan za razvoj nauke. „Prošlo je 76 godina otkad je Milanković objavio svoje glavno delo i za to vreme je nauka fantastično napredovala. Došla je do saznanja da ima mnogo novih elemenata koji se ugrađuju ili nadgrađuju na osnovu koju predstavlja Milankovićeva teorija. Iako to nije moja uža oblast, mogu sebi da dozvolim da kažem, Kanon osunčavanja je osnov savremene klimatologije na koji se nadovezuje profinjenje koje donosi nova nauka.“
„U tom smislu, nastavlja akademik Knežević, slažem se sa Andre Beržeom (André Berger) i sa svojim kolegom Žakom Laskarom (Jacques Lascar), sa Instituta za nebesku mehaniku i račun efemerida Opservatorije u Parizu, francuskim akademikom, koji je u svom radu iz 2004. godine, praveći pregled razvoja klimatoloških teorija, pri čemu se on bavio astronomskom stranom problema - teorijom kretanja Zemlje, istakao da su astronomskoj teoriji promene klime svi na neki način doprinosili, ali prvi koji je sve te rezultate sintetizovao na upotrebljiv način, sa rezultatima koji su bili od naučnog i praktičnog značaja, bio je Milanković. Sve preko onoga što je Milanković koristio bilo je nepotrebno.“
Istraživači su u postmilankovićevskom periodu utvrdili da mnogi ovezemaljski činioci utiču na klimu (pokrivenost Zemljine površine šumama, ledom, priroda morskih struja, salinitet morske vode, na primer), ali njihovo dejstvo je komplementarno u odnosu na promene koje uslovljavaju astronomski uticaji. Nijedan od ovih faktora nije potisnuo ili zamenio astronomske uzroke, ističe akademik Knežević.
Drugi vremenski aspekt čine intervali na koje se odnosi Milankovićeva teorija. Ona se ne odnosi na klimatske promene antropogenog porekla, koje mi opažamo (neki tvrde da ih ne vidimo) u poslednjih stotinak godina. Milankovićeva teorija se ne bavi tim kratkim intervalima, već periodima koji traju desetinama, stotinama hiljada i milionima godina.
S kolikom tačnošću savremena nebeska mehanika može svojim saznajnim instrumentima da pomeri horizont istraživanja promene klime u prošlost i budućnost, u odnosu na onaj koji je Milanković obuhvatio da bi formulisao svoju teoriju? Žak Laskar je sa svojim timom došao do zaključka da je u ovom trenutku moguće sagledati s dovoljnom tačnošću promene astronomskih parametara Zemljinog kretanja, koje se mogu preneti na promene klime, u intervalima između 60 i 100 miliona godina. Preko te granice, kaže Knežević, naše poznavanje kretanja Zemlje je dovoljno dobro da znamo osnovne i srednje karakteristike tog kretanja, ali detalji sa kojima bi se Milankovićevi ciklusi mogli računati ne znamo, ili bar ne, sa dovoljnom tačnošću. To su limiti vezani za prirodu kretanja Zemlje, za procese koji se odvijaju kako na njenoj površini tako i u njenoj unutrašnjosti, o kojima još uvek vrlo malo znamo

Ono što se u dogledno vreme u budućim modelima i teorijama može relativno jdnostavno uzeti u obzir jeste uticaj Jupiterovih satelita, uticaj velikih asteroida na kretanje Zemlje, odnosno moguće je bolje odrediti spljoštenost Sunca i druge dinamičke parametre (v. Knežević, Milutin Milanković, astronom u: Stvaralaštvo... 2009:73-93).

KANON U NOVOM RUHU

  Trebalo je da prođe 56 godina da Kanon osunčavanja bude preveden na srpski jezik. Prevod na engleski, objavljen u Jerusalimu1969, udahnuo mu je novi život, a 1992. obasjan je i svetlošću japanskog jezika. Dvadest godina posle prvog, u pripremi je drugo srpsko izdanje. U toku je nova, neophodna, stručna redakcija prevoda. Akademik Knežević upravo radi na novoj redakturi teksta, jer je prvo izdanje stiglo pred srpske čitaoce s mnogo nedopustivih grešaka. Nedavno je uradio i redakturu prevoda Théorie mathématique des phénomènes thermiques produits par la radiation solaire, knjige na kojoj je Milanković sagradio i dovršio svoju teoriju.
- Postoje dve vrste grešaka, one u originalu, i druge, u srpskom izdanju. Što se prvih tiče, rekao bih da su to u najvećoj meri štamparske greške, jer je rukopis slagan ručno, a ne možemo isključiti ni po koju grešku samog autora. Kanon je obiman rukopis sa stotinama i stotinama formula, pa ne treba da čudi ako je i Milankoviću nešto promaklo – kaže Knežević.

MARSOVCI SAMO U SF PRIČAMA

U predgovoru Kanonu osunčavanja, Milanković piše da je primena njegove matematičke teorije klime pokrivala tri različite oblasti, a treća od njih obuhvatala je istraživanja termičkih pojava na drugim planetama. Milanković je posebnu pažnju posvetio Marsu (ispitivao je i temperaturne odnose na površini Merkura i Meseca), koji je u to vreme, zbog mogućnosti života na planetama, a naročito na ovoj planeti, bio u žiži astronomskih istraživanja. Prvi rad o klimi planete Mars objavio je još tokom svetskog rata, u Radu JAZU, knj. 213, 1916.
Milankoviću je matematička teorija omogućila da “pouzdano izračuna one količine toplote koje tokom jedne Marsove godine stižu zračenjem na različite širine njene površine” i da odredi “odgovarajuće godišnje temperature na tim površinama”. Tako su njegovi računi precizno pokazali da srednja godišnja temperatura najnižih slojeva Marsa iznosi -17°C (što je nešto više nego što se danas zna). To je značilo da je niža za čitavih 30°C nego na Zemlji i da je to pusta planeta.
Milankovićev zaključak išao je u prilog naučnicima, kao što je bio francuski astronom Flamarion (Camille Flammarion 1842 - 1925), koji su tvrdili da na Marsu nema visokorazvijenog života, definitivno pobijaći široko rasprostranjeno mišljenje o njegovoj naseljenosti. Njegovi rezultati su zbog aktuelnosti bili privukli ogromnu pažnju astronoma i “neko vreme je izgledalo da su to najvažniji rezultati” Matematičke teorije.
Iako je prvi došao do “pouzdanih uvida u uslove koji vladaju na ovoj planeti” prošao je bezmalo čitav vek da se ovo mišljenje prihvati. Milankovićava naučno dokazana tvrdnja najčešće ne nailazi na zasluženo priznanje, čak ni u odgovarajućoj naučnoj literature (N. Pantić), dok pisci naučnofantastičnih priča i dalje izmišljaju uzbudljive događaje života na Marsu. Odlukom Međunarodne astronomske unije na kongresu u Sidneju 1973. godine krater na Marsu na obali okeana Ledene hladnoće, pored predela Arkadija (na koordinatama + 147 +55) dobio je ime Milankovich

Dostignute vršne tačke

Knežević naglašava da, prema Laskarevoj proceni, nećemo to znati ni u doglednoj budućnosti, zbog tzv. „haotičnih efekata“, postojanja haosa u kretanju velikih planeta u Sunčevom sistemu, odnosno „nemogućnosti tač- nog predviđanja njihovog kretanja“. Vremenski interval predvidivosti kretanja Zemlje je limitiran upravo zbog prisustva „haotične dinamike u sistemu“, a to predstavlja „nepremostivu teškoću“ i „glavno ograničenje za poređenje sa podacima u dalekoj paleoklimatskoj prošlosti“. Da bi se današnji horizont naših predviđanja pomakao za deset miliona godina u geološku prošlost ili budućnost, potrebno je, kaže, da povećamo tačnost s kojom izračunavamo sve relevantne astronomske fenomene za red veli- čine, a to znači deset puta. To nije zadatak koji će naučnici lako i brzo da reše.
U tome ne bi pomogao ni novi talas razvoja informatičkih tehnologija, ni znatno moćniji računari od ovih današnjih. Akademik Knežević ukazuje upravo na „prirodne granice koje je veoma teško pomerati“, i u tom smislu ne treba očekivati nikakve „spektakularne rezultate“. „Dostigli smo neke vršne tačke, i da bismo išli dalje, prema onome što savremena nauka nudi, potrebni su veliki prodori u oblastima za koje se, prema saznanjima koja imamo, ne vidi kako i kada će biti ostvareni. U prvom redu, u geologiji, u paleontologiji, u poznavanju mehanizama koji utiču na precesiju Zemljine ose rotacije i fenomena unutrašnjeg trenja između omotača i jezgra Zemlje. Laskar govori čak i o urušavanjima, lavinama, u njenoj unutrašnjosti. To su pojave koje bismo, prema mom mišljenju, trebalo dobro da upoznamo i objasnimo da bismo mogli da krenemo dalje.“ Ono što se u dogledno vreme u budućim modelima i teorijama može relativno jdnostavno uzeti u obzir jeste uticaj Jupiterovih satelita, uticaj velikih asteroida na kretanje Zemlje, odnosno moguće je bolje odrediti spljoštenost Sunca i druge dinamičke parametre (v. Knežević, Milutin Milanković, astronom u: Stvaralaštvo... 2009:73-93).
O tome koliko je Milanković mogao da predvidi domete svoje teorije u budućnosti, akademik Knežević skreće pažnju na činjenicu da je Milanković bio praktičan čovek, da mu je njegovo inženjersko iskustvo i znanje omogućavalo da mnoge pojave sagleda na vrlo racionalan i prakti- čan način. U teoriji kretanje polova, na primer, koja nije doživela uspeh kao teorija astronomskih uzroka varijacija klime, u nedostatku tačnijih saznanja o onome što mu je potrebno da bi došao do cilja, a nije imao ni odgovarajući matematički aparat da bi mogao da se nosi sa realnom situacijom, niti znanja (kako, npr., na kretanje polova utiču događaji ispod površine Zemlje), on je kao inženjer gledao na Zemljin omotač kao na vrstu plastičnog materijala koji je otporan na brze sile, a pod uticajem konstantne i spore sile se deformiše. Ipak, uspeo je da pokaže kako treba da se kre- će pol Zemlje kroz geološku istoriju i odredio mu putanju. Na kraju svog računanja on je došao do današnjeg položaja na kome se nalaze polovi, što se slaže i sa nekim docnijim geološkim nalazima, veli naš sagovornik.
Ono što nije mogao precizno da odredi bilo je vreme koje je polu bilo potrebno da pređe put od jedne do druge tačke svog položaja. Bio je svestan da je ta vremenska jedinica negde u širokom vremenskom rasponu između pet i 30 miliona godina, ali nije mogao da odredi njenu tačnu vrednost. Međutim, kada se pogleda kako je poku- šavao da dođe do rešenja, koje je sve elemente uzimao u obzir, šta je sve i kako pojednostavljivao (ravnanje Zemljine kore, srednje vrednosti dubine morskog dna), to zaista deluje fascinantno.
Tamo gde je on u svojoj astronomskoj teoriji vršio određena pojednostavljenja ili zanemarivao određene parametre, gde nešto nije mogao da izračuna, tačno je znao šta može da se zanemari jer su u pitanju vrlo mali efekti koji u globalnoj slici teorije do koje je nameravao da dođe nisu igrali veliku ulogu. S druge strane, Milanković je isto tako bio svestan činjenice da zanemarujući određene stvari, tačnost dobijenih rezultata s vremenom opada. Zato je on svoje račune klimatskih promena ograničio na 600.000 godina, dozvoljavajući, međutim, da se oni mogu proširiti na milion godina, jer je smatrao da su se stekli uslovi, da su određena znanja iz astronomije dovedena dotle da o nekim pojavama i činiocima možemo govoriti s većom pouzdanošću, boljim poznavanjem njihovih uzročno-posledičnih odnosa itd.
Postojalo je i praktično ograničenje da se sve to prevede na matematički jezik računa i formula. To je u ono vreme bio veoma težak i zametan posao. Poznato je da su dvojica, kasnije poznatih profesora beogradskog Univerziteta, D. Mitrinović i S. Fempl, kao mladi saradnici Astronomske opservatorije, pod rukovodstvog tadašnjeg njenog upravnika, akademika Vojislava Miškovića, računali sekularne promene astronomskih elemenata Zemljine putanje za poslednjih 600.000 godina. Prema svedočenju samih aktera, izračunavanje je potrajalo skoro tri godine. Milanković im je u Uspomenama... odao priznanje, ali je ta činjenica dugo ostala nepoznata. Imajući to u vidu, Milanković je na vrlo inteligentan na- čin uvodio pojednostavljenja u svoju teoriju, i to ona koja su mu omogućavala da ne skrećući suviše s glavnog pravca, ne gubeći vreme i ne ulažući nepotreban napor u nebitne detalje, pokaže da oni zaista nisu bitni da bi došao do krajnjeg cilja. Milankovićevi računi su, s današnjeg gledišta, po mnogo čemu grubi, ali opet dovoljno tačni da u vremenskim intervalima koje je on mogao da obuhvati daju rezultate koji se mogu proveriti i koji su u paleoklimatskim istra- živanjima u čuvenom projektu CLIMAP sedamdesetih godina prošlog veka mogli definitivno da budu dokazani

GREŠKE REDAKTORA

Broj grešaka u prevodu, nije zanemarljiv. Kada se tome doda da ni stručna redakcija prevoda na srpski jezik nije urađena dovoljno savesno, onda imamo izdanje koje nije dostojno veličine Milankovićevog naučnog dostignuća. Prevodilac (Milan Ćirić) je, kaže Knežević, očigledno dobro znao nemački jezik, ali nije poznavao stručni jezik Milankovićevog dela, pa kod prevođenja stručnih termina imamo mnoga odstupanja, tipa zenitska distancija umesto zenitska daljina. Još veći problem predstavlja činjenica da stručna redakcija prevoda nije na visini jednog kapitalnog dela svetske nauke, što je uz one u izvorniku i prevodu umnožilo broj grešaka, posebno onih osetljivih, kao što su pogrešno ispisane formule.
Sigurno će po neka greška ostati i iza akademika Kneževića, ali će ih biti u mnogo manjem broju. Bila je to obaveza naše astronomije i geofizike prema značaju samog dela i njegovom tvorcu.

Zaključak Žaka Laskara

Kada govorimo o razvoju nebeske mehanike uvek polazimo od Lagranža i Laplasa (kraj XVIII i početak XIX veka) i na taj temelj nadgrađujemo savremene teorije poremećaja kretanja planeta. Analogon u klimatologiji bi bio da se ne možemo baviti teorijom klime uzimajući u obzir fine efekte, a zanemarujući glavni pokretački mehanizam klimatskih promena, astronomske uzroke, odnosno da tek sa njima možemo izučavati i druge, manje ili veće uticaje na klimu, i u dužim vremenskim intervalima. Stoga se u punoj meri slažem s onim što je profesor Andre Berže rekao za Milankovića. Ili sa zaključkom Žaka Laskara, francuskog akademika, koji sažima stav današnje nauke o domašajima i značaju Milankovičevog rada i njegovom mestu u svetskoj nauci: „Od vremena Milankovića, evoluiralo je razumevanje klimatskih odgovora na orbitalno kretanje, ali svi elementi neophodni za izračunavanje osunčavanja prisutni su u Milankovićevom delu“ (Since then, the understanding of the climate response to the orbital forcing has evolved, but all the necessery ingredients for the insolation comuptations were present in Milankovitch’s work). Savremeni rezultati u astronomiji, geologiji, klimatologiji, geofizici ne osporavaju Milankovića. Milankovićeva teorija je ugrađena u osnove savremenih proučavanja promena klime, kao što je ona sama koristila pređašnje poznate teorije nebeske mehanike sa inovativnim pristupima u svom fizičkom delu. Žak Laskar je, npr., uzeo dinamiku Milankovićevih ciklusa kao načelo nove kalibracije sedimentnih zapisa u neogenu starom 23 milona godina. Na osnovu toga definisana je nova geološka vremenska skala koju je usvojila Međunarodna komisija za stratigrafiju i Međunarodna unija geoloških nauka, čime je potvrđena geološka upotrebljivost Milankovićevih astronomskih proračuna.
Klimatolozi, geolozi, biolozi na razne načine su pokazivali da su Milankovićevi ciklusi tačni. Učinili su to i nukelarni fizičari (Italijan Čezare Emilijani, na primer) sa izotopom kiseonika i drugi. Od posebnog je značaja rad na teoriji kretanja planeta Sunčevog sistema u funkciji paleoklimastkih istraživanja, navodi akademik Kne- žević, a novi rezultati dobijeni poslednjih godina afirmišu ideje Milankovića i njegov rezultate „dodatno potvrđuju i poboljšavaju“.

M. R.

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"