Tlo na kojem stojimo nije tako čvrsto kako se čini. Nekoliko čimbenika uzrokuje da se cijela Zemlja trese i njiše. Čvrstoća i nepromjenjivost tla pod našim nogama iluzija je stvorena našim ograničenim gledištem. Naš se planet okreće na svojoj osi svakih 23 sata 56 minuta i 4 sekunde. Također se vrti oko Sunca, Sunčev sustav se okreće oko središta Mliječnog puta, a galaksija se kreće kroz svemir u smjeru Velikog privlačnika. Brzine uključene u ovu akciju su vrtoglave.
Čak i ako se sve to ne uzme u obzir, Zemlja je daleko od stabilne. Negdje ispod nas, ogromni komadi stijena neprestano se razbijaju, tvoreći doline, gurajući planine van. Stisnite se i povlačite jedni druge kako bi tvorili rijeke i oceane. Zemlja ispod nas se neprestano i stalno mijenja, rasteže i ljulja.
Za većinu je to u redu. Međutim, naše rastuće razumijevanje ovih pojava omogućava nam da saznamo više o unutarnjem djelovanju našeg planeta. Prikladno je i za one koji pokušavaju navigirati i slijetati u svemirski brod. Postoji sedam stvari zbog kojih se zemlja kreće. "Eppur si muove!" Rekao je Galileo. A ipak se okreće.
Pod pritiskom
Globus radnog stola je savršena sfera, tako da se glatko okreće oko fiksne osi. Ipak, Zemlja nije sfera, a masa u njoj neravnomjerno je raspoređena i ima tendenciju kretanja. Stoga se pomiču i osi oko koje se planet okreće, kao i pola ove osi. Štoviše, budući da se os rotacije razlikuje od osi oko koje je masa uravnotežena, Zemlja se treperi dok se okreće.
To su osciliranje predvidjeli znanstvenici još u doba Isaaca Newtona. Da budemo precizni, ova se oscilacija sastoji od nekoliko.
Promotivni video:
Jedna od najvažnijih je Chandlerova oscilacija, koju je prvi primijetio američki astronom Seth Chandler Jr. 1891. godine. To uzrokuje pomicanje stupova za 9 metara i završava puni ciklus u 14 mjeseci.
Kroz 20. stoljeće, znanstvenici su iznijeli različite razloge, uključujući promjene u skladištu kontinentalnih voda, atmosferski tlak, zemljotresi, interakcije na granicama Zemljine jezgre i plašta.
Geofizičar Richard Gross iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon (JPL) u Pasadeni, u Kaliforniji, misteriju je riješio 2000. godine. Primijenio je nove meteorološke i oceanske modele na promatranje Chandlerove oscilacije u razdoblju 1985-1995. Bruto izračunato da su dvije trećine tih kolebanja uzrokovane fluktuacijama tlaka na morskom dnu, a jedna trećina promjenama atmosferskog tlaka.
"Njihova relativna važnost s vremenom se mijenja," kaže Gross, "ali trenutno se ovaj uzrok, kombinacija promjena atmosferskog i oceanskog tlaka, smatra glavnim."
Voda kamen nosi
Godišnja doba su drugi najveći faktor koji se odnosi na Zemlju njihanje. Zato što dovode do geografskih promjena kiše, snijega i vlage.
Znanstvenici su mogli odrediti polove pomoću relativnih položaja zvijezda već 1899., a od 1970-ih pomažu im sateliti. Ali čak i ako uklonite utjecaj sezonskih i Chandlerovih fluktuacija, sjeverni i južni pol rotacije se i dalje pomiču u odnosu na zemljinu koru.
U studiji objavljenoj u travnju 2016., JPL-ovi Surendra Adikari i Eric Ivins istaknuli su dva kritična komada zagonetke Zemljine titranja.
Do 2000. godine, Zemljina osi rotacije kretala se prema Kanadi dva inča godišnje. Ali tada su mjerenja pokazala da je os rotacije promijenila smjer prema Britanskim otocima. Neki su znanstvenici sugerirali da je to možda posljedica gubitka leda zbog brzog topljenja ledenih plodova Grenlanda i Antarktika.
Adikari i Ivins odlučili su testirati ovu ideju. Usporedili su GPS mjerenja položaja polova s podacima GRACE-a, studije koja koristi satelite za mjerenje masnih promjena diljem Zemlje. Otkrili su da otapanje grenlandskog i antarktičkog leda predstavlja samo dvije trećine nedavnog pomaka u smjeru polova. Ostalo bi, prema znanstvenicima, trebalo objasniti gubitkom vode na kontinentima, uglavnom na euroazijskom kopnenom području.
Regija pati od iscrpljivanja vodonosnika i suše. Ipak, u početku se količina vode koja je uključena u to čini premala da bi dovela do takvih posljedica.
Stoga su znanstvenici promatrali položaj pogođenih područja. „Iz temeljne fizike rotirajućih objekata znamo da je kretanje polova vrlo osjetljivo na promjene unutar 45 stupnjeva zemljopisne širine“, kaže Adikari. Točno tamo gdje je Euroazija izgubila vodu.
Ova studija je također identificirala kontinentalno skladištenje vode kao vjerodostojno objašnjenje za još jedan kolebanje Zemljine rotacije.
Kroz 20. stoljeće, znanstvenici nisu mogli razumjeti zašto se rotacijska os pomiče svakih 6-14 godina, ostavljajući 0,5-1,5 metara istočno ili zapadno od svog općeg pomicanja. Adikari i Ivins otkrili su da su od 2002. do 2015. godine sušne godine u Euroaziji odgovarale ljuljaškama na istoku, a vlažne godine kretanjima na zapadu.
"Pronašli smo savršenu utakmicu", kaže Adikari. "Ovo je prvi put da je netko uspješno identificirao savršeno podudaranje između međugodišnjeg polarnog gibanja i globalne međugodišnje suše-vlage."
Tehnogeni utjecaj
Kretanje vode i leda uzrokovano je kombinacijom prirodnih procesa i ljudskih djelovanja. Ali postoje i drugi efekti koji utječu na titranje zemlje.
2009. godine Felix Landerer, također JPL, izračunao je da će se, ako se razina ugljičnog dioksida udvostruči od 2000. do 2100., oceani zagrijati i proširiti tako da bi se Sjeverni pol pomaknuo 1,5 centimetara godišnje prema Aljasci i Havajima za sljedeće stoljeće. …
Isto je tako Landerer 2007. godine modelirao učinke zagrijavanja oceana uzrokovanih istim porastom tlaka i cirkulacije ugljičnog dioksida na oceanskom dnu. Otkrio je da bi te promjene mogle pomaknuti masu na većim širinama i skratiti dan za oko 0,1 milisekundi.
Potres
Na rotaciju Zemlje dok se kreće utječu ne samo velike količine vode i leda. Pomicanje stijena također ima ovaj učinak ako su dovoljno velike.
Zemljotresi se događaju kada tektonske ploče koje čine Zemljinu površinu odjednom počnu da se "trljaju" dok prolaze. To bi također moglo pridonijeti. Gross je izmjerio snažan potres magnitude 8,8 koji je pogodio čileansku obalu 2010. godine. U još neobjavljenoj studiji izračunao je da kretanje ploča pomiče Zemljinu os u odnosu na ravnotežu mase za oko 8 centimetara.
Ali to se temelji samo na ocjeni modela. Od tada su Gross i drugi pokušavali promatrati stvarne pomake u rotaciji Zemlje od podataka o potresima s GPS satelita.
Do sada je to bilo neuspješno, jer je prilično teško ukloniti sve ostale čimbenike koji utječu na rotaciju Zemlje. "Modeli nisu savršeni i postoji buka koja prikriva male potresne signale", kaže Gross.
Kretanje masa, koje se događa kada tektonske ploče prolaze u blizini, također utječu na duljinu dana. Gross je izračunao da je potres magnitude 9,1 koji je pogodio Japan 2011. godine smanjio dužinu dana za 1,8 mikrosekundi.
Drhtava zemlja
Kad se dogodi potres, on pokreće seizmičke valove koji provode energiju kroz utrobu zemlje.
Postoje dvije vrste njih. "P-valovi" nekoliko puta komprimiraju i proširuju materijal kroz koji prolaze; vibracije putuju u istom smjeru kao i val. Sporiji "S-valovi" stijene prelaze s jedne na drugu stranu, a vibracije su pod pravim kutom u odnosu na njihov smjer vožnje.
Intenzivne oluje također mogu stvoriti slabe seizmičke valove, slične onima koje uzrokuju potresi. Ti se valovi nazivaju mikroseizmi. Donedavno znanstvenici nisu mogli utvrditi izvor S-valova u mikroseizmima.
U studiji objavljenoj u kolovozu 2016., Kiwamu Nishida sa Sveučilišta u Tokiju i Ryota Takagi sa Sveučilišta Tohoku izvijestili su kako koriste mrežu od 202 detektora na jugu Japana za praćenje P- i S-valova. Oni su pratili podrijetlo valova do velike sjevernoatlantske oluje nazvane "vremenska bomba": u ovoj oluji atmosferski tlak u središtu pada neobično brzo.
Praćenje mikroseizama na ovaj način pomoći će istraživačima da bolje razumiju unutarnju strukturu Zemlje.
Utjecaj Mjeseca
Ne samo zemaljske pojave utječu na kretanja našeg planeta. Nedavna istraživanja pokazala su da se veliki potresi događaju s punim i mlađim mjesecom. Možda je to zbog toga što su se Sunce, Mjesec i Zemlja poravnali, čime se povećava gravitaciona sila koja djeluje na planet.
U studiji objavljenoj u rujnu 2016., Satoshi Ida sa Sveučilišta u Tokiju i njegovi kolege analizirali su stresove od plime tijekom dva tjedna prije velikih potresa u posljednjih dvadeset godina. Od 12 najvećih potresa magnitude 8,2 ili više, devet se dogodilo tijekom punog mjeseca ili mladog mjeseca. Za male potresa, takva korespodencija nije pronađena.
Ida je zaključila da dodatni gravitacijski utjecaj koji se događa u to vrijeme može povećati učinak sila na tektonske ploče. Te bi promjene trebale biti male, ali ako su ploče već pod naponom, dodatna sila može biti dovoljna da pokrene velike prijelome u stijenama.
Međutim, mnogi su znanstvenici sumnjičavi prema Idinim nalazima, jer je proučavao samo 12 potresa.
Drhtavo sunce
Još je spornija ideja da vibracije koje potječu duboko unutar Sunca mogu objasniti niz potresnih pojava na Zemlji.
Kad se plinovi kreću unutar sunca, oni stvaraju dvije različite vrste valova. Oni koji se rađaju u procesu promjene tlaka nazivaju se p-modusi, a oni koji nastaju kada se gusti materijal gravitacijom usisava prema unutra nazivamo g-modusima.
P-modu je potrebno nekoliko minuta da provede puni ciklus vibracija; g-mod traje od deset minuta do nekoliko sati. To se vrijeme naziva modom "razdoblje".
1995., grupa koju je vodio David Thomson sa sveučilišta Queen u Kingstonu u Kanadi, analizirala je obrasce solarnog vjetra - protoka nabijenih čestica koje izviraju iz sunca - od 1992. do 1994. Uočili su oscilacije koje su imale jednaka razdoblja kao i mod p-i g, sugerirajući da su solarne vibracije nekako povezane sa solarnim vjetrom.
Thomson je 2007. izvijestio da neobjašnjene fluktuacije napona u podmorskim komunalnim kablovima, seizmička mjerenja na Zemlji, pa čak i prekidi telefonskih poziva imaju frekvencijske obrasce u skladu s valovima unutar Sunca.
Međutim, znanstvenici vjeruju da Thomson-ove tvrdnje imaju potresnu osnovu. Prema simulacijama, te bi solarne vibracije, posebno g-načini, trebale biti toliko slabe u trenutku kada dođu do površine Sunca da na bilo koji način ne bi mogle utjecati na solarni vjetar. Čak i ako to nije slučaj, ti uzorci moraju biti uništeni turbulencijom interplanetarnog medija mnogo prije nego što su stigli na Zemlju.
Možda je Thomson-ova ideja pogrešna. Ali postoje mnogi drugi razlozi zbog kojih se naš planet trese i ljulja.
ILYA KHEL