Γιατί μια μέρα στη Γη δεν διαρκεί ακριβώς 24 ώρες: Tο μυστικό που κρύβεται στην καρδιά του πλανήτη
Μια νέα μελέτη αποκαλύπτει πώς οι ανεπαίσθητες διακυμάνσεις στη διάρκεια της ημέρας επηρεάζονται από τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις και τις δυναμικές κινήσεις μεταξύ του εσωτερικού πυρήνα και του μανδύα της Γης
Snapshot
- Η διάρκεια της ημέρας στη Γη δεν είναι ακριβώς 24 ώρες λόγω μικροσκοπικών διακυμάνσεων στην περιστροφή του πλανήτη.
- Οι αλλαγές στη διάρκεια της ημέρας προκύπτουν από βαρυτικές αλληλεπιδράσεις και δυναμικές κινήσεις μεταξύ του εσωτερικού πυρήνα και του μανδύα της Γης.
- Ο ρευστός εσωτερικός πυρήνας επιταχύνει ή επιβραδύνει την περιστροφή του σε κύκλους δεκαετιών, με τον μανδύα να αντιδρά κινώνταςται αντίθετα για να διατηρηθεί η συνολική στροφορμή.
- Η βαρυτική ροπή που προκαλείται από την παραμόρφωση του μη σφαιρικού εσωτερικού πυρήνα αλληλεπιδρά με τον μανδύα, επηρεάζοντας διακριτικά τη διάρκεια της ημέρας.
- Η ισορροπία μεταξύ βαρυτικής ροπής και τριβής στο όριο πυρήνα-μανδύα περιορίζει τις διακυμάνσεις, ενώ ο εσωτερικός πυρήνας παραμορφώνεται με ιξώδη τρόπο σε χρονική κλίμακα περίπου 10 ετών.
Για τους περισσότερους από εμάς, μια ημέρα έχει σταθερή και αμετάβλητη διάρκεια, αλλά η επιστημονική πραγματικότητα μας λέει ότι μια μέρα στη Γη δεν διαρκεί ακριβώς 24 ώρες.
Οι φυσικοί είναι σε θέση να ανιχνεύσουν μικροσκοπικές διακυμάνσεις, μετρήσιμες σε κλάσματα χιλιοστών του δευτερολέπτου, οι οποίες αποδεικνύουν ότι η περιστροφή της Γης δεν είναι απόλυτα σταθερή με την πάροδο του χρόνου.
Κατά τη διάρκεια αρκετών δεκαετιών, οι μεμονωμένες ημέρες μπορούν να επιμηκυνθούν ή να συντομευθούν ελαφρώς με βάση υπόγειες αλλαγές, ένα φαινόμενο που εδώ και καιρό προβληματίζει την επιστημονική κοινότητα. Αυτή η χρονική διακύμανση είναι αποτέλεσμα εξαιρετικά ανεπαίσθητων και αργών αλλαγών που συμβαίνουν χιλιάδες χιλιόμετρα κάτω από τη γη, μέσα στην πολύπλοκη δομή του πλανήτη μας.
Πρόσφατη έρευνα που δημοσιεύτηκε στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Nature υποδηλώνει ότι ο λόγος για αυτές τις αλλαγές έγκειται ακριβώς στις βαθιές κινήσεις που ζωντανεύουν τον πυρήνα του πλανήτη . Αυτή η μελέτη μας προσφέρει την ευκαιρία να κατανοήσουμε πόσο απίστευτα δυναμικός είναι ο κόσμος μας ακόμη και κάτω από τον άκαμπτο επιφανειακό φλοιό.
Η ισορροπία της στροφορμής μεταξύ του πυρήνα και του μανδύα
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και σχεδόν τρεις δεκαετίες ότι ο υγρός πυρήνας της Γης δεν διατηρεί μια σταθερή, αμετάβλητη ταχύτητα περιστροφής. Παρατηρώντας και αναλύοντας τις αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο, έχει προκύψει ότι αυτός ο ρευστός πυρήνας μπορεί σταδιακά να επιταχύνει την περιστροφή του κατά τη διάρκεια μερικών δεκαετιών, μόνο και μόνο για να επιβραδυνθεί τις επόμενες δεκαετίες.
Σε απάντηση σε αυτές τις αλλαγές στην ταχύτητα, ο μανδύας της Γης - το στρώμα βράχου πάχους περίπου 3.000 χιλιομέτρων που περιλαμβάνει επίσης τον φλοιό - αντιδρά κινούμενος προς την αντίθετη κατεύθυνση. Επομένως, όταν ο πυρήνας της Γης επιταχύνεται, ο μανδύας επιβραδύνεται ανεπαίσθητα και αντίστροφα. Αυτή η συναρπαστική ανταλλαγή ταχυτήτων συμβαίνει επειδή η συνολική στροφορμή της Γης πρέπει να παραμείνει σταθερή. Ακόμη και απειροελάχιστες αλλαγές στην ταχύτητα περιστροφής του μανδύα είναι απολύτως επαρκείς για να αλλάξουν τη διάρκεια μιας ημέρας κατά λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου.
Ο κρίσιμος ρόλος της βαρυτικής ροπής
Η κατανόηση του ακριβούς μηχανισμού με τον οποίο ο πυρήνας και ο μανδύας ανταλλάσσουν αυτή την περιστροφική ορμή αποτελεί μια τρομερή πρόκληση για τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες.
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 23 Σεπτεμβρίου στο Nature, ο διδακτορικός φοιτητής φυσικής Huifeng Zhang και ο καθηγητής Mathieu Dumbery, και οι δύο στο Πανεπιστήμιο της Αλμπέρτα , παρουσίασαν μια πιθανή εξήγηση για αυτό το φαινόμενο. Η εργασία τους καταδεικνύει πώς οι μικροσκοπικές αλλαγές στον ρυθμό περιστροφής του εσωτερικού πυρήνα , της στερεάς περιοχής στο κέντρο του πλανήτη, μπορούν να προκαλέσουν αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «βαρυτική ροπή». Επειδή ο εσωτερικός πυρήνας δεν έχει τέλεια σφαιρικό σχήμα, οι διακυμάνσεις στην κίνησή του επιτρέπουν να αλληλεπιδρά βαρυτικά με τις άνισες κατανομές μάζας στον μανδύα. Αυτή η λεπτή αλληλεπίδραση μεταβάλλει διακριτικά τον ρυθμό περιστροφής του βραχώδους μανδύα, παράγοντας έτσι τις ανεπαίσθητες αλλαγές στη διάρκεια των ημερών μας.
Η ισορροπία μεταξύ αντίθετων δυνάμεων και η παραμόρφωση του πυρήνα
Ο μηχανισμός που ρυθμίζει τη διάρκεια της ημέρας είναι το αποτέλεσμα μιας σχολαστικής ισορροπίας, καθώς μια άλλη δύναμη παρεμβαίνει στο όριο μεταξύ του πυρήνα και του μανδύα. Αυτή η αντίθετη δύναμη, γνωστή ως ροπή ορίου πυρήνα-μανδύα, παράγει τριβή και ηλεκτρομαγνητική αντίσταση που αντιτίθενται έντονα στην βαρυτική έλξη. Αυτή η εσωτερική αντίσταση είναι κρίσιμη για τον περιορισμό του μεγέθους των διακυμάνσεων, αποτρέποντας τις υπερβολικές διακυμάνσεις στη διάρκεια της ημέρας .
Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι μικρές χρονικές διακυμάνσεις που παρατηρούνται προκύπτουν από ανεπαίσθητες μετατοπίσεις στην ισορροπία μεταξύ βαρυτικής ροπής και τριβής στο όριο του μανδύα. Πέρα από την επίλυση ενός μακροχρόνιου μυστηρίου σχετικά με τις διακυμάνσεις της εποχής μας, αυτή η έρευνα προσφέρει μια εντελώς νέα προοπτική για το τι συμβαίνει βαθιά μέσα στη Γη.
Οι Zhang και Dumbery υποστηρίζουν ότι ο εσωτερικός πυρήνας φαίνεται να παραμορφώνεται με ιξώδη τρόπο σε μια χρονική κλίμακα περίπου 10 ετών. Αυτή η λεπτομέρεια υποδηλώνει ότι το βαθύτερο εσωτερικό της Γης μπορεί να αλλάξει σχήμα και να ανταποκριθεί στις εφαρμοζόμενες δυνάμεις πολύ πιο δυναμικά από ό,τι θα υποδήλωνε η στερεά του σύνθεση.
Πηγή: Meteoweb
