این معیار زندگی ماست که بهطور سختگیرانهای با تیکتاک ساعت تنظیم میشود.
بااینحال، زمین اینقدر دقیق نیست. سیاره ما یک گوی بزرگ لرزان و چسبناک است که با سرعت سرسامآور ۱۰۷,۰۰۰ کیلومتر (۶۷,۰۰۰ مایل) در ساعت به دور خورشید میچرخد و قمری بزرگ آن را با نیروی گرانشی خود تحت تأثیر قرار میدهد. به همین دلیل، چرخش زمین دقیقاً با چارچوب زمانی ۲۴ ساعته تطابق ندارد.
بسیاری از نوسانات طول روز زمین دلایل شناختهشدهای دارند. اما در مقیاسهای دههها تا هزارهها، دانشمندان متوجه تغییرات کوچکی در طول روز شدهاند که شناسایی دقیق علت آن دشوارتر است.
اکنون تیمی از ژئوفیزیکدانان از مؤسسه ETH زوریخ سوئیس معتقدند پاسخ این مسئله را در هسته مذاب آهنی زمین یافتهاند که تغییرات جزئی در آن میتواند چرخش سیاره را تحت تأثیر قرار دهد.
نوسانات مختلف طول روز زمین
چندین نوسان مختلف به تغییرات طول روز زمین کمک میکنند. یکی از آنها کاهش حدود ۱.۷۲ میلیثانیه در هر قرن است که ناشی از نیروی گرانشی ماه و تغییر تدریجی پوسته زمین در اثر وزن یخهای باستانی است. تغییرات در حجم آب نیز میتواند با جابهجایی جرم در زیر سطح زمین، چرخش سیاره را تحت تأثیر قرار دهد؛ همانطور که حجم یخ نیز تأثیرگذار است.
در مقیاسهای دههای، نوسانی به میزان ۲ تا ۳ میلیثانیه با جریانهای بزرگمقیاس در هسته مایع زمین مرتبط است.
اما نوسان دیگری به میزان ۳ تا ۴ میلیثانیه در هر هزار سال وجود دارد که علت آن مشخص نیست.
تحقیق جدید چه میگوید؟
زمانبندی این نوسان با حرکت در مرز هسته و گوشته زمین سازگار است، اما تلاش قبلی در سال ۲۰۰۶ برای مرتبط ساختن مدل با دادههای مشاهدهای کاملاً موفقیتآمیز نبود.
به گفته محققان ETH زوریخ، از آن زمان تاکنون، هم تکنیکهای مدلسازی نظری و هم جمعآوری دادههای مشاهدهای بهطور قابلتوجهی بهبود یافته است. بنابراین، آنها تصمیم گرفتند دوباره این مسئله را بررسی کنند.
این کار بهشدت چالشبرانگیز است. برای شناسایی دقیق این نوسان، تیم تحقیقاتی باید همه نوسانات شناختهشده دیگر را حذف میکردند. این شامل مدلسازی دقیق تغییرات حجم یخ و آب و تعیین تأثیر آنها بر چرخش زمین بود. اثرات کشش ماه و پوسته انعطافپذیر زمین نیز باید در نظر گرفته میشد. در نهایت، آنچه باقی میماند، میتوانست بهدقت برای یافتن نشانههایی از تأثیر هسته بررسی شود.
محققان از یک شبکه عصبی، همراه با اندازهگیریهای میدان مغناطیسی زمین از سنگها و اندازهگیریهای مدرن میدان مغناطیسی استفاده کردند.
آنها همچنین از مقالهای پیشین استفاده کردند که تاریخچه جامعی از چرخش زمین بر اساس دادههای خورشیدگرفتگیها و اختفاهای قمری (زمانی که ماه سیاره یا ستارهای را میپوشاند) تا سال ۷۲۰ قبل از میلاد ارائه داده بود.
یافتهها
نتایج نشان میدهد تأثیر تغییرات جرم یخ و آب زمین بسیار کمتر از آن چیزی است که قبلاً تصور میشد. علاوه بر این، نوسانات در مقیاس هزارهای با مدل سادهشدهای از دینامیک مغناطیسی-هیدرودینامیکی هسته مایع خارجی زمین سازگار بودند.
این به معنای پایان یافتن این معما نیست. اندازهگیری چیزی به این ظرافت و شناسایی علت آن آسان نیست و حاشیه خطا وجود دارد. نتایج این تیم نشان میدهد که برای درک همه عوامل کوچکی که چرخش زمین را تحت تأثیر قرار میدهند، باید نگاه دقیقتری به سیاره خود داشته باشیم و به دادههای بزرگتری نیاز داریم.
آنها در مقاله خود مینویسند:
«نتایج ما اهمیت دینامیک داخلی زمین را بر نوسانات طول روز در دورههای طولانی نشان میدهد، بهویژه به دلیل حرکت مایع در هسته خارجی زمین. بااینحال، با توجه به کمبودهای باقیمانده – از جمله فقدان یک مدل فیزیکی جامع برای در نظر گرفتن اجزای مختلف دینامیک هسته – انگیزه فراوانی برای بهبود مدلهای فعلی هسته زمین وجود دارد.»
