Země, na které stojíme, není tak pevná, jak se zdá. Několik faktorů způsobuje, že se celá Země otřásla a kolísala. Pevnost a neměnnost půdy pod našimi nohama je iluze vytvořená naším omezeným pohledem. Naše planeta rotuje na své ose každých 23 hodin, 56 minut a 4 sekundy. Také se točí kolem Slunce, sluneční soustava se točí kolem středu Mléčné dráhy a galaxie se vrhá vesmírem ve směru Velkého přitažovatele. Rychlosti spojené s touto akcí jsou závratné.
I když se to všechno nezohlední, Země není zdaleka stabilní. Někde pod námi se obrovské kameny neustále navzájem lámají, vytvářejí údolí a tlačí hory. Srážky a tažení se navzájem vytvářejí řeky a oceány. Země pod námi se neustále a neustále mění, protahuje a kolísá.
Z velké části je to v pořádku. Naše rostoucí porozumění těmto jevům nám však umožňuje dozvědět se více o vnitřním fungování naší planety. Je také vhodný pro kohokoli, kdo se snaží navigovat a přistát v kosmické lodi. Existuje sedm věcí, které způsobují pohyb země. "Eppur si muove!" Řekl Galileo. A přesto se to otočí.
Pod tlakem
Stolní koule je perfektní koule, takže se plynule otáčí kolem pevné osy. Země však není sférou a hmota v ní je nerovnoměrně rozložena a má tendenci se pohybovat. Proto se jak osa, kolem které se planeta otáčí, tak póly této osy pohybují. Navíc, protože osa rotace je odlišná od osy, kolem které je hmota vyrovnaná, Země se při rotaci otáčí.
Tato oscilace byla vědci předpovídána již v éře Isaaca Newtona. A přesněji, tato oscilace sestává z několika.
Propagační video:
Jedním z nejdůležitějších je Chandlerova oscilace, kterou poprvé pozoroval americký astronom Seth Chandler Jr. v roce 1891. Způsobí, že se póly posunou o 9 metrů a dokončí celý cyklus za 14 měsíců.
V průběhu 20. století vědci uváděli řadu důvodů, včetně změn ve skladování kontinentálních vod, atmosférického tlaku, zemětřesení, interakcí na hranici zemského jádra a pláště.
Geofyzik Richard Gross z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) v Pasadeně v Kalifornii vyřešil záhadu v roce 2000. Na pozorování Chandlerovy oscilace použil nové meteorologické a oceánské modely v letech 1985-1995. Gross vypočítal, že dvě třetiny těchto výkyvů jsou způsobeny kolísáním tlaku na mořském dně a jednu třetinu změnami atmosférického tlaku.
„Jejich relativní význam se v průběhu času mění,“říká Gross, „ale v současné době je tato příčina, kombinace změn atmosférického a oceánského tlaku, považována za hlavní.“
Voda opouští kámen
Roční období jsou druhým největším faktorem souvisejícím s kolísáním Země. Protože vedou k geografickým změnám v dešti, sněhu a vlhkosti.
Vědci dokázali určit póly pomocí relativních pozic hvězd již v roce 1899 a od 70. let jim pomáhali satelity. Ale i když eliminujete vliv sezónních a Chandlerových výkyvů, severní a jižní póly rotace se stále pohybují vzhledem k zemské kůře.
Ve studii zveřejněné v dubnu 2016 vyzdvihli Surendra Adikari a Eric Ivins JPL dva kritické kousky hádanky Země.
Až do roku 2000 se osa rotace Země pohybovala směrem k Kanadě o dva palce za rok. Měření však ukázala, že osa rotace změnila směr na britské ostrovy. Někteří vědci navrhli, že to může být důsledkem ztráty ledu v důsledku rychlého tání ledových příkrovů Grónska a Antarktidy.
Adikari a Ivins se rozhodli tuto myšlenku vyzkoušet. Porovnávali GPS měření polohy pólů s údaji ze studie GRACE, která využívá satelity k měření hmotných změn na Zemi. Zjistili, že tání ledu Grónsko a Antarktida představuje pouze dvě třetiny nedávného posunu směrem k pólu. Zbytek by podle vědců měl být vysvětlen ztrátou vody na kontinentech, zejména na euroasijské pevnině.
Tato oblast trpí vyčerpáním vodních toků a suchem. Zpočátku se však zdá, že objem vody, který se na tom podílí, je příliš malý na to, aby vedl k takovým důsledkům.
Vědci se proto podívali na polohu postižených oblastí. "Ze základní fyziky rotujících objektů víme, že pohyb pólů je velmi citlivý na změny do 45 stupňů zeměpisné šířky," říká Adikari. To je přesně to, kde Eurasie ztratila vodu.
Tato studie také identifikovala kontinentální zásobu vody jako věrohodné vysvětlení dalšího kolísání v rotaci Země.
V průběhu 20. století nemohli vědci pochopit, proč se osa rotace mění každých 6–14 let a ponechává 0,5–1,5 m východně nebo západně od svého obecného posunu. Adikari a Ivins zjistili, že od roku 2002 do roku 2015 suché roky v Eurasii odpovídaly výkyvům na východ a vlhkým letům pohybům na západ.
"Našli jsme perfektní zápas," říká Adikari. "Je to poprvé, kdy někdo úspěšně identifikoval perfektní shodu mezi meziročním polárním pohybem a globální meziroční roční suchou vlhkostí."
Technogenní dopad
Pohyby vody a ledu jsou způsobeny kombinací přírodních procesů a lidských činností. Ale existují další účinky, které ovlivňují kolísání Země.
V roce 2009 Felix Landerer, rovněž ze společnosti JPL, vypočítal, že pokud se hladiny oxidu uhličitého zdvojnásobí v letech 2000 až 2100, oceány se zahřejí a rozšíří tak, aby se severní pól v příštím století posunul o 1,5 centimetru za rok směrem k Aljašce a Havaji. …
Podobně v roce 2007 Landerer modeloval účinky oteplování oceánů způsobené stejným zvýšením tlaku a cirkulace oxidu uhličitého na dně oceánu. Zjistil, že tyto změny mohou posunout hmotu ve vyšších zeměpisných šířkách a zkrátit den asi o 0,1 milisekundy.
Zemětřesení
Rotaci Země při pohybu ovlivňuje nejen velké množství vody a ledu. Tento efekt má také přemístění hornin, pokud jsou dostatečně velké.
K zemětřesením dochází, když se tektonické desky, které tvoří zemský povrch, náhle začnou „vrazit“, když procházejí kolem. To by také mohlo přispět. Gross změřil silné zemětřesení o velikosti 8,8 stupně, které v roce 2010 zasáhlo chilské pobřeží. V dosud nezveřejněné studii spočítal, že pohyb desek posunul zemskou osu vzhledem k hmotnostní rovnováze asi o 8 centimetrů.
Ale to je založeno pouze na vyhodnocení modelu. Od té doby se Gross a další pokusili pozorovat skutečné posuny v rotaci Země z dat o zemětřesení ze satelitů GPS.
Doposud to bylo neúspěšné, protože je poměrně obtížné odstranit všechny další faktory, které ovlivňují rotaci Země. „Modely nejsou dokonalé a malé signály zemětřesení maskují hluk,“říká Gross.
Pohyb hmot, ke kterému dochází, když tektonické desky procházejí poblíž, také ovlivňuje délku dne. Gross vypočítal, že zemětřesení o velikosti 9,1, které postihlo Japonsko v roce 2011, zkrátilo délku dne o 1,8 mikrosekundy.
Chvějící se země
Když dojde k zemětřesení, uvolní seismické vlny, které přenášejí energii přes střeva Země.
Existují dva typy. „P-vlny“několikrát komprimují a rozšiřují materiál, kterým prochází; vibrace se pohybují stejným směrem jako vlna. Pomalejší „vlny S“kývají skály ze strany na stranu a vibrace jsou v pravém úhlu k jejich směru jízdy.
Intenzivní bouře mohou také vytvářet slabé seismické vlny, podobné těm, které způsobují zemětřesení. Tyto vlny se nazývají mikroseismy. Až donedávna vědci nedokázali určit zdroj S-vln v mikroseismech.
Ve studii zveřejněné v srpnu 2016 Kiwamu Nishida z Tokijské univerzity a Ryota Takagi z univerzity Tohoku hlásily, že pomocí sítě 202 detektorů v jižním Japonsku sledují P- a S-vlny. Sledovali původ vln k hlavní severoatlantické bouři nazývané „bomba počasí“: v této bouři atmosférický tlak ve středu nezvykle rychle klesá.
Sledování mikroseismů tímto způsobem pomůže vědcům lépe porozumět vnitřní struktuře Země.
Vliv měsíce
Pohyby naší planety ovlivňují nejen pozemské jevy. Nedávné studie ukázaly, že při úplném a novém měsíci dochází k velkým zemětřesením. Možná je to proto, že Slunce, Měsíc a Země jsou vyrovnány, čímž se zvyšuje gravitační síla působící na planetu.
Ve studii zveřejněné v září 2016 Satoshi Ida z Tokijské univerzity a jeho kolegové analyzovali přílivové napětí během dvou týdnů před velkými zemětřeseními v posledních dvaceti letech. Z 12 největších zemětřesení o velikosti 8,2 nebo větší došlo k devíti během úplňku nebo nového měsíce. U malých zemětřesení nebyla taková korespondence nalezena.
Ida dospěl k závěru, že další gravitační vliv, který nastane v těchto časech, může zvýšit účinek sil na tektonické desky. Tyto změny by měly být malé, ale pokud jsou desky již pod napětím, může být další síla dostatečná k vyvolání velkých lomů ve skalách.
Avšak mnoho vědců je skeptických k Idaho nálezům, protože studoval pouze 12 zemětřesení.
Chvějící se slunce
Ještě kontroverznější je myšlenka, že vibrace, které vznikají hluboko na Slunci, mohou vysvětlit řadu otřesů na Zemi.
Když se plyny pohybují uvnitř Slunce, vznikají dva různé typy vln. Ty, které se rodí v procesu změny tlaku, se nazývají p-módy a ty, které se vytvářejí při nasátí hustého materiálu gravitací, se nazývají g-módy.
Dokončení úplného vibračního cyklu trvá v režimu P několik minut; g-mod trvá deset minut až několik hodin. Toto množství času se nazývá „perioda“modu.
V roce 1995 tým vedený Davidem Thomsonem z Queen's University v kanadském Kingstonu analyzoval vzorce slunečního větru - tok nabitých částic, které vycházejí ze slunce - v letech 1992 až 1994. Všimli si oscilací, které měly stejné období jako režimy p- a g, což naznačuje, že sluneční vibrace nějak souvisely se slunečním větrem.
V roce 2007 Thomson opět uvedl, že nevysvětlitelné kolísání napětí v podmořských kabelech, seismická měření na Zemi a dokonce i meze v telefonních hovorech mají frekvenční vzorce shodné s vlnami na slunci.
Vědci se však domnívají, že Thomsonova tvrzení mají choulostivý základ. Podle simulací by tyto sluneční vibrace, zejména g-režimy, měly být tak slabé, jakmile se dostanou na povrch Slunce, aby nemohly nijak ovlivnit sluneční vítr. I když tomu tak není, musely být tyto vzorce zničeny turbulencí meziplanetárního média dlouho před dosažením Země.
Možná je Thomsonova myšlenka špatná. Ale existuje mnoho dalších důvodů, proč se naše planeta třese a houpe.
ILYA KHEL