A talaj, amelyen állunk, nem olyan szilárd, mint amilyennek látszik. Számos tényező okozza az egész Föld remegését és hullámait. A lábunk alatt lévő talaj szilárdsága és megváltoztathatatlansága korlátozott nézőpontunk által létrehozott illúzió. Bolygónk 23 óránként 56 percenként és 4 másodpercenként forog a tengelyén. A nap körül forog, a Naprendszer a Tejút közepe körül forog, és a galaxis az univerzumon keresztül rohan a Nagy Vonzó irányába. A művelet sebessége szédül.
Még ha mindezt sem vesszük figyelembe, a Föld messze nem stabil. Valahol alatta hatalmas szikladarabok folyamatosan betörnek egymáshoz, völgyeket képeznek, és hegyeket tolnak ki. Összeütközik és húzza egymást folyók és óceánok kialakulásához. A fölöttünk lévő föld folyamatosan és mindig változik, nyúlik és ingadozik.
Általában ez rendben van. Ezen jelenségek növekvő megértése azonban lehetővé teszi számunkra, hogy többet megtudjunk bolygónk belső működéséről. Az is kényelmes, ha űrhajót navigálni és leszállni próbálnak. Hét dolog miatt a föld mozog. - Eppur si muove! - mondta Galileo. És mégis fordul.
Nyomás alatt
Az asztali gömb tökéletes gömb, tehát simán forog egy rögzített tengely körül. Ennek ellenére a Föld nem gömb, és a benne lévő tömeg egyenetlenül oszlik meg és hajlamos mozogni. Ezért mind a tengely, amely körül a bolygó forog, mind a tengely pólusai mozognak. Sőt, mivel a forgástengely eltér attól a tengelytől, amely körül a tömeg kiegyensúlyozott, a Föld hullámzik, amikor forog.
Ezt a rezgést a tudósok jósolták már Isaac Newton korszakában. És pontosabban, ez az oszcilláció többből áll.
Promóciós videó:
Az egyik legfontosabb a Chandler rezgése, amelyet Seth Chandler Jr. amerikai amerikai csillagász megfigyelte először 1891-ben. A pólusok 9 métert mozognak, és a teljes ciklust 14 hónap alatt befejezi.
A 20. század folyamán a tudósok különféle okokat fogalmaztak meg, ideértve a kontinentális vizek tárolásának változásait, a légköri nyomást, a földrengéseket, a Föld magjának és a köpenyének a határain belüli kölcsönhatásokat.
Richard Gross geofizikus, a NASA sugárhajtású laboratóriumának (JPL) a kaliforniai Pasadena-ban 2000-ben megoldotta a rejtélyt. Új meteorológiai és óceáni modelleket alkalmazott a Chandler rezgésének megfigyelésére az 1985-1995 közötti időszakban. Gross kiszámította, hogy ezen ingadozások kétharmadát a tengerfenék nyomásingadozásainak, egyharmadát a légköri nyomás változása okozza.
"Relatív fontosságuk az idő múlásával" - mondja Gross -, de jelenleg ezt a tényt, a légköri és az óceáni nyomás változásának kombinációját tartják a legfontosabbnak."
A víz elveszi a követ
Az évszakok a második legnagyobb tényezõk, amelyek a Föld hullámosodásához kapcsolódnak. Mivel földrajzi változásokhoz vezetnek az eső, a hó és a páratartalom.
A tudósok a csillagok viszonylagos helyzetéből már 1899-ben meg tudták határozni a pólusokat, és az 1970-es évektől műholdak segítettek nekik. De még ha kiküszöböli a szezonális és a Chandler-ingadozások befolyását is, az északi és a déli forgási pólusok továbbra is a földkéreghez viszonyítva mozognak.
A 2016. áprilisában közzétett tanulmányban a JPL Surendra Adikari és Eric Ivins kiemelte a Föld hullámosodásának két kritikus elemét.
2000-ig a Föld forgástengelye két hüvelykkel Kanada felé haladt. De a mérések azt mutatták, hogy a forgástengely irányát megváltoztatta a Brit-szigetek felé. Egyes tudósok szerint ez a jégveszteség következménye lehet a grönlandi és az antarktiszi jéglemezek gyors megolvadása miatt.
Adikari és Ivins úgy döntöttek, hogy kipróbálják ezt az ötletet. Összehasonlították a póluspozíciók GPS-méréseit a GRACE adataival, amely műholdakat használt a Föld tömegváltozásának mérésére. Megállapították, hogy a grönlandi és az antarktiszi jég olvadása a pólusok irányába történő közelmúltbeli eltolódásnak csak kétharmadát teszi ki. A maradékot a tudósok szerint a földrészen, elsősorban az eurázsiai szárazföldön, a vízveszteséggel kell magyarázni.
A térség szennyeződik a víztartó réteg kimerültségétől és az aszálytól. Ennek ellenére kezdetben a vízmennyiség túl kicsinek tűnik ahhoz, hogy ilyen következményekhez vezetjen.
Ezért a tudósok megvizsgálták az érintett területek helyzetét. "A forgó tárgyak alapfizikájából tudjuk, hogy a pólusok mozgása nagyon érzékeny a 45 szélességi fokon belüli változásokra" - mondja Adikari. Vagyis pontosan ott, ahol Eurázsia elvesztette a vizet.
Ez a tanulmány a kontinentális víztárolást a Föld forgásának újabb hullámainak valószínű magyarázataként azonosította.
A 20. század folyamán a tudósok nem tudták megérteni, hogy a forgástengely miért változik 6–14 évenként, és 0,5–1,5 métert hagy keletre vagy nyugatra az általános sodródástól. Adikari és Ivins megállapította, hogy 2002 és 2015 között az Eurázsia száraz évei kelet felé fordultak, a nedves évek pedig a nyugati mozgásoknak feleltek meg.
"Megtaláltuk a tökéletes egyezést" - mondja Adikari. "Ez az első alkalom, amikor valaki sikeresen azonosítja az internacionális sarki mozgás és a globális internacionális aszály-páratartalom tökéletes illeszkedését."
Technogén hatás
A víz és a jég mozgását a természetes folyamatok és az emberi cselekmények kombinációja okozza. De vannak más hatások is, amelyek befolyásolják a föld hullámzását.
2009-ben Felix Landerer, szintén a JPL, kiszámította, hogy ha a szén-dioxid szintje 2000-től 2100-ig megduplázódik, az óceánok felmelegednek és kiszélesednek, így az északi sark évente 1,5 centiméterrel alakul át Alaszka és Hawaii felé a következő évszázadra. …
Hasonlóképpen, 2007-ben Landerer modellezte az óceán melegítésének hatásait, amelyeket az óceán fenekén a szén-dioxid nyomásának és keringésének megemelkedése okozott. Megállapította, hogy ezek a változások elmozdíthatják a tömeget nagyobb szélességeken, és körülbelül 0,1 milliszekundummal lerövidíthetik a napot.
Földrengés
Nem csak a nagy mennyiségű víz és jég befolyásolja a Föld forgását, miközben mozog. A sziklák elmozdulása akkor is jár, ha elég nagyok.
Földrengések akkor következnek be, amikor a Föld felületét alkotó tektonikus lemezek hirtelen "dörzsölni" kezdenek, amikor elhaladnak. Ez szintén hozzájárulhat. Gross egy erőteljes, 8,8 nagyságrendű földrengést mért a chilei tengerparton 2010-ben. Egy még nem publikált tanulmányban kiszámította, hogy a lemezek mozgása körülbelül 8 centiméterrel elmozdította a Föld tengelyét a tömegmérleghez képest.
De ez csak a modell értékelésén alapul. Azóta Gross és mások megpróbálták megfigyelni a Föld forgásának tényleges változásait a GPS-műholdak földrengés adatai alapján.
Eddig ez sikertelen volt, mert meglehetősen nehéz eltávolítani az összes többi tényezőt, amely befolyásolja a Föld forgását. "A modellek nem tökéletesek, és sok zaj takarja a kis földrengés jeleit" - mondja Gross.
A tömegek mozgása, amely akkor fordul elő, ha a tektonikus lemezek a közelben haladnak, szintén befolyásolja a nap hosszát. Gross kiszámította, hogy a Japánt 2011-ben sújtó 9,1-es földrengés nagysága 1,8 mikrosekundummal csökkentette a nap hosszát.
Remeg a föld
Földrengés esetén szeizmikus hullámok indulnak el, amelyek energiát szállítanak a föld bélén keresztül.
Kétféle lehet. A "P-hullámok" többször összenyomják és kiterjesztik az anyagot, amelyen áthaladnak; a rezgések ugyanabban az irányban haladnak, mint a hullám. A lassabb "S-hullámok" oldalról a másikra ringatják a sziklákat, és a rezgések derékszögben vannak a haladási irányukhoz képest.
Az intenzív viharok gyenge szeizmikus hullámokat is generálhatnak, hasonlóan azokhoz, amelyek földrengéseket okoznak. Ezeket a hullámokat mikroseizmusoknak nevezik. A közelmúltban a tudósok nem tudták meghatározni az S-hullámok forrását a mikroseizmusokban.
A 2016 augusztusában közzétett tanulmányban a Tokiói Egyetem Kiwamu Nishida és a Tohoku Egyetem Ryota Takagi arról számolt be, hogy Japán déli részén 202 detektorból álló hálózatot használt a P- és az S-hullámok követésére. A hullámok eredetét az észak-atlanti nagy viharnak, az úgynevezett "időjárási bombanak" nevezték el: ebben a viharban a légköri nyomás a központban szokatlanul gyorsan esik.
A mikrózisok ilyen módon történő követése segít a kutatóknak jobban megérteni a Föld belső szerkezetét.
A hold befolyása
Nem csak a földi jelenségek befolyásolják bolygónk mozgását. A legfrissebb tanulmányok kimutatták, hogy nagy földrengések történnek teli- és újholdkorral. Valószínűleg az az oka, hogy a Nap, a Hold és a Föld egymáshoz igazodnak, ezáltal növeli a bolygón fellépő gravitációs erőt.
A 2016 szeptemberében közzétett tanulmányban a Satoshi Ida, a Tokiói Egyetem és munkatársai az elmúlt húsz évben bekövetkezett nagy földrengések előtti két héten át az árapály-stresszt elemezték. A 12 legnagyobb, 8,2 vagy annál nagyobb földrengés közül kilenc telihold vagy új hold idején történt. Kis földrengések esetén ilyen levelezést nem találtak.
Ida arra a következtetésre jutott, hogy az ezekben az időkben fellépő további gravitációs befolyás fokozhatja az erők hatását a tektonikus lemezekre. Ezeknek a változásoknak kicsinek kell lenniük, de ha a táblák már feszültség alatt állnak, akkor a kiegészítő erő elegendő lehet a sziklák nagy töréseinek kiváltásához.
Sok tudós azonban szkeptikus Ida megállapításaival kapcsolatban, mivel csak 12 földrengést tanulmányozott.
Remegő nap
Még vitatottabb az az elképzelés, hogy a mélyen a Nap belsejéből származó rezgések számos remegő jelenséget magyarázhatnak a Földön.
Amikor a gázok a nap belsejében mozognak, kétféle hullámot okoznak. Azokat, amelyek a nyomásváltozás folyamatában születnek, p-módoknak nevezzük, és azokat, amelyek akkor alakulnak ki, amikor a sűrű anyagot a gravitáció beszívja, g-módoknak nevezzük.
A P-mód néhány percet vesz igénybe a teljes vibrációs ciklus befejezéséhez; A g-mod tíz perctől néhány óráig tart. Ezt az időtartamot hívják a mod "periódusának".
1995-ben David Thomson vezetésével a kanadai Kingstonban lévő Queen's University egy csoportja elemezte a napsugaras szél mintát - a napból származó töltött részecskék áramlását - 1992 és 1994 között. Észrevették azokat a rezgéseket, amelyeknek a periódusai megegyeztek a p- és g-módok periódusaival, és arra utaltak, hogy a napsugárzás valamilyen módon kapcsolódik a napsugárzáshoz.
2007-ben Thomson ismét beszámolt arról, hogy a tenger alatti közüzemi kábelek megmagyarázhatatlan feszültségingadozása, a földi szeizmikus mérések és a telefonhívások megszakításai frekvenciamintázata megegyezik a Nap hullámaival.
A tudósok azonban úgy vélik, hogy Thomson állításai remegtek. A szimulációk szerint ezeknek a napsugárzásoknak, különösen a g-módoknak annyira gyengének kell lenniük, amikor elérik a Nap felszínét, hogy a napsugárzást semmilyen módon ne befolyásolják. Még ha nem erről van szó, ezeket a mintákat már a Föld elérése előtt el kellett pusztítani a bolygóközi közeg turbulenciájával.
Talán Thomson gondolata rossz. De sok más oka is van annak, hogy bolygónk megráz és inog.
ILYA KHEL