Krajina, na ktorej stojíme, nie je tak pevná, ako sa zdá. Niekoľko faktorov spôsobuje, že sa celá Zem trasie a kolísa. Pevnosť a nemennosť pôdy pod našimi nohami je ilúzia vytvorená naším obmedzeným pohľadom. Naša planéta rotuje na svojej osi každých 23 hodín, 56 minút a 4 sekundy. Otáča sa tiež okolo Slnka, slnečná sústava sa točí okolo stredu Mliečnej dráhy a galaxia sa vrhá vesmírom smerom k Veľkému príťažlivcovi. Rýchlosti zapojené do tejto akcie sú závratné.
Aj keď sa to všetko nezohľadňuje, Zem nie je ani zďaleka stabilná. Kdesi pod nami sa obrovské kamene neustále lámajú, vytvárajú údolia a tlačia hory. Zrážajte sa a ťahajte jeden druhého za vzniku riek a oceánov. Krajina pod nami sa neustále a neustále mení, rozťahuje a kolísa.
Z veľkej časti je to v poriadku. Naše rastúce chápanie týchto javov nám však umožňuje dozvedieť sa viac o vnútorných fungovaniach našej planéty. Je vhodný aj pre kohokoľvek, kto sa pokúša navigovať a pristáť v kozmickej lodi. Zem je v pohybe sedem vecí. "Eppur si muove!" Povedal Galileo. A predsa sa to otočí.
Pod tlakom
Stolný glóbus je perfektná guľa, takže sa plynulo otáča okolo pevnej osi. Napriek tomu Zem nie je guľa a hmota v nej je nerovnomerne rozdelená a má tendenciu sa pohybovať. Preto sa obe osi, okolo ktorých sa planéta otáča, a póly tejto osi pohybujú. Navyše, pretože os otáčania sa líši od osi, okolo ktorej je hmota vyrovnaná, Zem sa otáča, keď sa otáča.
Túto osciláciu vedci predpovedali už v ére Izáka Newtona. Presnejšie povedané, táto oscilácia pozostáva z niekoľkých.
Propagačné video:
Jednou z najdôležitejších je Chandlerova oscilácia, ktorú prvýkrát pozoroval americký astronóm Seth Chandler Jr. v roku 1891. Spôsobí, že sa póly posunú o 9 metrov a dokončia celý cyklus za 14 mesiacov.
V priebehu 20. storočia vedci predložili rôzne dôvody, vrátane zmien v akumulácii kontinentálnych vôd, atmosférického tlaku, zemetrasení, interakcií na hranici jadra a plášťa Zeme.
Geofyzik Richard Gross z laboratória Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA v Pasadene v Kalifornii vyriešil záhadu v roku 2000. Na pozorovanie Chandlerovej oscilácie v rokoch 1985 - 1995 použil nové meteorologické a oceánske modely. Gross vypočítal, že dve tretiny týchto výkyvov sú spôsobené kolísaním tlaku na morskom dne a jednu tretinu zmenami atmosférického tlaku.
„Ich relatívna dôležitosť sa časom mení,“hovorí Gross, „ale v súčasnosti je táto príčina, kombinácia zmien atmosférického a oceánskeho tlaku, považovaná za hlavnú.“
Voda opotrebuje kameň
Ročné obdobia sú druhým najväčším faktorom súvisiacim s kolísaním Zeme. Pretože vedú k geografickým zmenám v daždi, snehu a vlhkosti.
Vedci dokázali určiť póly pomocou relatívnych pozícií hviezd už v roku 1899 a od 70. rokov ich pomáhali satelity. Ale aj keď eliminujete vplyv sezónnych a Chandlerových výkyvov, severné a južné póly rotácie sa stále pohybujú relatívne k zemskej kôre.
V štúdii uverejnenej v apríli 2016 vyzdvihli Surendra Adikari a Eric Ivins JPL dve kritické kúsky hádanky Zeme.
Až do roku 2000 sa os rotácie Zeme pohybovala smerom k Kanade o dva palce ročne. Merania však ukázali, že os otáčania zmenila smer na Britské ostrovy. Niektorí vedci tvrdia, že to môže byť dôsledkom straty ľadu v dôsledku rýchleho roztápania grónskych a antarktických ľadovcov.
Adikari a Ivins sa rozhodli túto myšlienku vyskúšať. Porovnali GPS merania polárnych polôh s údajmi z štúdie GRACE, ktorá využíva satelity na meranie hromadných zmien na Zemi. Zistili, že topenie grónskeho a antarktického ľadu predstavuje iba dve tretiny nedávneho posunu v smere k pólom. Zvyšok by sa podľa vedcov mal vysvetliť stratou vody na kontinentoch, najmä na euroázijskej pôde.
Región trpí vyčerpaním zvodnenej vrstvy a suchom. Najskôr sa však zdá, že objem vody v ňom je príliš malý na to, aby mohol mať takéto následky.
Vedci sa preto pozreli na polohu postihnutých oblastí. „Zo základnej fyziky rotujúcich objektov vieme, že pohyb stĺpov je veľmi citlivý na zmeny v rámci 45 stupňov zemepisnej šírky,“hovorí Adikari. To je presne to, kde Eurázia stratila vodu.
Táto štúdia tiež identifikovala kontinentálne zadržiavanie vody ako hodnoverné vysvetlenie ďalšieho kolísania rotácie Zeme.
V priebehu 20. storočia vedci nechápali, prečo sa os otáčania posúva každých 6 až 14 rokov a zanecháva 0,5 až 1,5 metra východne alebo západne od svojho všeobecného posunu. Adikari a Ivins zistili, že od roku 2002 do roku 2015 suché roky v Eurázii zodpovedali výkyvom na východ a vlhkým rokom pohybom na západ.
„Našli sme perfektný zápas,“hovorí Adikari. „Je to prvýkrát, keď niekto úspešne identifikoval dokonalý súlad medzi viacročným polárnym pohybom a globálnou medziročnou vlhkosťou sucha.“
Technogenický vplyv
Pohyby vody a ľadu sú spôsobené kombináciou prírodných procesov a ľudského pôsobenia. Ale existujú ďalšie účinky, ktoré ovplyvňujú kolísanie zeme.
V roku 2009 Felix Landerer, tiež zo spoločnosti JPL, vypočítal, že ak sa hladina oxidu uhličitého zdvojnásobí v rokoch 2000 až 2100, oceány sa zahriali a rozšíria tak, aby sa severný pól v budúcom storočí pohyboval 1,5 centimetrov ročne smerom na Aljašku a Havaj. …
Podobne v roku 2007 Landerer modeloval účinky otepľovania oceánov spôsobené rovnakým nárastom tlaku a cirkulácie oxidu uhličitého na morskom dne. Zistil, že tieto zmeny môžu posunúť hmotu vo vyšších zemepisných šírkach a skrátiť deň približne o 0,1 milisekundy.
zemetrasenie
Rotáciu Zeme pri pohybe neovplyvňuje iba veľké množstvo vody a ľadu. Vysídlenie hornín má tiež tento účinok, ak sú dostatočne veľké.
K zemetraseniam dochádza, keď sa tektonické platne, ktoré tvoria zemský povrch, začnú náhle "votrieť", keď prechádzajú okolo. Môže to tiež prispieť. Gross zmeral silné zemetrasenie o veľkosti 8,8 stupňa, ktoré zasiahlo čílske pobrežie v roku 2010. V doteraz nezverejnenej štúdii vypočítal, že pohyb dosiek posunul zemskú os z hmotnostnej bilancie asi o 8 centimetrov.
Je to však založené iba na hodnotení modelu. Odvtedy sa Gross a ďalší pokúšali pozorovať skutočný posun v rotácii Zeme od údajov o zemetrasení zo satelitov GPS.
Doteraz to bolo neúspešné, pretože je dosť ťažké odstrániť všetky ďalšie faktory, ktoré ovplyvňujú rotáciu Zeme. „Modely nie sú dokonalé a malé signály zemetrasenia maskujú hluk,“hovorí Gross.
Pohyb hmotností, ku ktorému dochádza, keď tektonické platne prechádzajú blízko, ovplyvňuje aj dĺžku dňa. Gross vypočítal, že zemetrasenie s magnitúdou 9,1, ktoré postihlo Japonsko v roku 2011, skrátilo dĺžku dňa o 1,8 mikrosekundy.
Trasúcej sa zemi
Keď dôjde k zemetraseniu, uvoľní seizmické vlny, ktoré prenášajú energiu cez útroby zeme.
Existujú dva typy. „P-vlny“niekoľkokrát komprimujú a rozširujú materiál, ktorým prechádzajú; vibrácie sa pohybujú rovnakým smerom ako vlna. Pomalšie „vlny S“kývajú skaly zo strany na stranu a vibrácie sú kolmé na smer ich pohybu.
Intenzívne búrky môžu tiež vytvárať slabé seizmické vlny, podobné tým, ktoré spôsobujú zemetrasenie. Tieto vlny sa nazývajú mikroseizmy. Až donedávna vedci nedokázali určiť zdroj S-vĺn v mikroseizmoch.
V štúdii uverejnenej v auguste 2016 Kiwamu Nishida z Tokijskej univerzity a Ryota Takagi z univerzity Tohoku hlásili použitie siete 202 detektorov v južnom Japonsku na sledovanie vln P a S. Sledovali pôvod vĺn po hlavnú severoatlantickú búrku nazývanú „poveternostná bomba“: v tejto búrke atmosférický tlak v strede nezvyčajne rýchlo klesá.
Sledovanie mikroseizmov týmto spôsobom pomôže vedcom lepšie porozumieť vnútornej štruktúre Zeme.
Vplyv mesiaca
Pohyby našej planéty ovplyvňujú nielen pozemské javy. Posledné štúdie ukázali, že pri úplnom a novom mesiaci dochádza k veľkým zemetraseniam. Možno je to tak preto, že Slnko, Mesiac a Zem sú usporiadané, čím sa zvyšuje gravitačná sila pôsobiaca na planétu.
V štúdii uverejnenej v septembri 2016 Satoshi Ida z Tokijskej univerzity a jej kolegovia analyzovali prílivové napätia počas dvoch týždňov pred veľkými zemetraseniami v posledných dvadsiatich rokoch. Z 12 najväčších zemetrasení s magnitúdou 8,2 alebo viac sa deväť vyskytlo počas splnu alebo nového mesiaca. V prípade malých zemetrasení sa žiadna korešpondencia nenašla.
Ida dospel k záveru, že ďalší gravitačný vplyv, ktorý sa vyskytuje v týchto časoch, môže zvýšiť účinok síl na tektonické platne. Tieto zmeny by mali byť malé, ale ak sú dosky už pod napätím, dodatočná sila môže byť dostatočná na spustenie veľkých zlomenín v horninách.
Mnoho vedcov je však skeptických voči zisteniam Idy, pretože študoval iba 12 zemetrasení.
Trasúce sa slnko
Ešte kontroverznejšia je myšlienka, že vibrácie, ktoré vznikajú hlboko na Slnku, dokážu vysvetliť na Zemi niekoľko javov otrasenia.
Keď sa plyny pohybujú vnútri slnka, vznikajú dva rôzne typy vĺn. Tí, ktorí sa rodia v procese zmeny tlaku, sa nazývajú p-módy a tie, ktoré sa tvoria pri nasávaní hustého materiálu gravitáciou, sa nazývajú g-módy.
Dokončenie celého vibračného cyklu trvá v režime P niekoľko minút; g-mod trvá desať minút až niekoľko hodín. Toto množstvo času sa nazýva „perióda“mod.
V roku 1995 tím vedený Davidom Thomsonom z Queen's University v kanadskom Kingstone analyzoval vzorce slnečného vetra - tok nabitých častíc, ktoré vychádzajú zo slnka - v rokoch 1992 až 1994. Všimli si oscilácie, ktoré mali rovnaké periódy ako režimy p- a g, čo naznačuje, že slnečné vibrácie nejako súviseli so slnečným vetrom.
V roku 2007 Thomson opäť uviedol, že nevysvetlené výkyvy napätia v podmorských kábloch, seizmické merania na Zemi a dokonca aj medzné hodnoty v telefónnych hovoroch majú frekvenčné vzorce konzistentné s vlnami na slnku.
Vedci sa však domnievajú, že tvrdenia Thomsona sú neisté. Podľa simulácií by tieto slnečné vibrácie, najmä režimy g, mali byť v čase, keď sa dostanú na povrch Slnka, tak slabé, že by nijakým spôsobom neovplyvnili slnečný vietor. Aj keď to tak nie je, tieto vzorce museli byť zničené turbulenciou medziplanetárneho média dlho pred dosiahnutím Zeme.
Možno je Thomsonova myšlienka nesprávna. Ale existuje mnoho ďalších dôvodov, prečo sa naša planéta trasie a húpa.
ILYA KHEL