Zašto? Ispostavlja se da nijedna rotacija – nijedan dan – nije potpuno iste duljine, piše Sciencefocus.
Postoji mnogo čimbenika koji mogu utjecati na rotaciju Zemlje, uključujući potrese. Potres u Japanu 2011. godine – onaj koji je izazvao nuklearnu nesreću u Fukushimi – ubrzao je Zemljinu rotaciju za 1,8 milijuntih dijelova sekunde.
Gravitacija Mjeseca također doprinosi svemu tome. Ona pokušava "zadržati“ naše oceane na mjestu, ali se Zemlja ipak okreće ispod njih. Ovo plimno trenje oduzima Zemlji dio rotacijske energije, što znači da se dan produljuje za oko dvije tisućinke sekunde (2 milisekunde) po stoljeću.
Iako je usporavanje dugoročni trend, postoje i kratkoročni rekordi u suprotnom smjeru. Primjerice, 29. lipnja 2022. bio je najkraći zabilježeni dan, za 1,59 milisekundi kraći od prosjeka, čime je oboren prethodni rekord iz 2020. To se pripisuje promjenama duboko u Zemljinoj jezgri, prenosi N1.
Znanstvenici su također otkrili da takozvane megastrukture koje je izgradio čovjek mogu utjecati na rotaciju Zemlje. Primjer je brana Tri klisure visoka 185 metara. Nalazi se na rijeci Jangce u provinciji Hubei u središnjoj Kini i najveća je brana na svijetu, duga više od 2.300 metara.
Njezine brojke su zapanjujuće. Izgrađena je od 28 milijuna kubičnih metara betona i količine čelika dovoljne za izgradnju 63 Eiffelova tornja. Gradilo ju je 40.000 ljudi tijekom 17 godina, uz ukupne troškove od 37 milijardi dolara. Brana može zadržati 40 milijardi kubičnih metara vode – što je oko 16 milijuna olimpijskih bazena.
Još 2005. godine NASA-in znanstvenik dr. Benjamin Fong Chao izračunao je da koncentracija takve mase na jednom mjestu može utjecati na rotaciju Zemlje. Ta se tvrdnja nedavno ponovno proširila društvenim mrežama, ali koliki je zapravo utjecaj brane i zašto?
Chao je izračunao da, kada je puna, brana može produljiti trajanje dana za 0,06 mikrosekundi – to je 60 milijarditih dijelova sekunde.
Također je procijenio da brana može pomaknuti Zemljine polove za oko dva centimetra. Međutim, ta vrijednost stalno varira. Prema profesoru Mikeu Tomasu i dr. Robertu Dillu iz Njemačkog istraživačkog centra za geoznanosti, postoji „manje-više sezonska varijacija u rotaciji Zemlje uslijed sezonskih promjena razine vode“.
No kako nešto što smo izgradili može utjecati na rotaciju cijelog planeta?
Sve se svodi na pojam „moment inercije“. To je mjera koliko se neko tijelo opire promjeni kretanja – što je masa veća i što je udaljenija od centra rotacije, to je otpor okretanju veći.
Brana Tri klisure nalazi se na 185 metara nadmorske visine u svojoj najvišoj točki. Kada je puna, povećavaju se i lokalna masa i udaljenost te mase od osi rotacije. Drugim riječima, moment inercije raste, stvarajući (vrlo, vrlo mali) otpor Zemljinoj rotaciji.
Da bismo razumjeli kako to usporava Zemlju, treba govoriti o kutnom momentu. To je ukupna „količina okretanja“ koju tijelo ima i ovisi i o brzini rotacije i o raspodjeli mase.
Ključna stvar kod kutnog momenta jest da se on uvijek očuva – ukupna vrijednost u jednom sustavu ostaje ista i ne može se promijeniti.
Klizači na ledu često se koriste kao primjer. S raširenim rukama okreću se sporije. Kada ih privuku uz tijelo, naglo ubrzavaju, jer ukupni kutni moment mora ostati isti.
Ako postanu kompaktniji, smanjuju udaljenost mase od osi rotacije pa se brzina mora povećati kako bi se očuvao isti kutni moment.
Isti princip očuvanja kutnog momenta vrijedi i za sustav Zemlja–Mjesec, ali je učinak obrnut. Kao što smo ranije vidjeli, interakcija Mjeseca i Zemlje usporava rotaciju planeta. Da bi se održala ukupna „količina okretanja“, sustav mora postati manje kompaktan.
Dakle, da bi se održao isti ukupni kutni moment, brzina rotacije Zemlje mora se smanjiti. Zato brana usporava Zemljinu rotaciju za 60 milijarditih dijelova sekunde. „Utjecaj drugih megastruktura može biti još manji“, kažu Tomas i Dill.
Oni također ističu da su druge ljudske aktivnosti imale veći utjecaj na rotaciju Zemlje nego Tri klisure.
„Aralsko jezero izgubilo je više od tri četvrtine svoje zapremine od 1960. godine“, navode.
Smješteno između Kazahstana i Uzbekistana, Aralsko jezero nekoć je bilo treće najveće na svijetu, prije nego što su Sovjeti preusmjerili mnoge rijeke koje su ga napajale za potrebe navodnjavanja. Tomas i Dill procjenjuju da je usporavanje Zemljine rotacije zbog toga bilo više nego tri puta veće od učinka izgradnje brane Tri klisure.
„Pomicanje Zemljine osi rotacije prema Kanadi uslijed gubitka mase leda na Grenlandu znatno je veće“, kažu Tomas i Dill. Procjene govore da su promjene u duljini dana zbog toga oko deset puta veće nego kada je brana Tri klisure prvi put napunjena, prenosi N1.
U čemu je onda problem?
S obzirom na to koliko su ove promjene male, zašto su uopće važne? Da bi kontrolirale satelite i uspješno navigirale sonde koje posjećuju druge planete Sunčeva sustava, svemirske agencije moraju vrlo precizno znati orijentaciju i razdoblje rotacije Zemlje.
Suptilne promjene izazvane megastrukturama poput brane Tri klisure – a još više načinom na koji mijenjamo prirodni okoliš – dovoljno su značajne da mogu poremetiti putanje sondi ako se ne uzmu u obzir.
Uz sve te utjecaje – uz one koje uzrokuju Mjesec, potresi i procesi duboko u unutrašnjosti Zemlje – nije čudo što znanstvenici imaju poteškoća koristiti Zemlju kao sat. Sekunda se više ne definira kao dio razdoblja Zemljine rotacije, već kao vrijeme potrebno da atom cezija izvrši nešto više od devet milijardi oscilacija.
Naši preci možda su koristili planet pod svojim nogama kao golemi sat, ali u suštini to je vrlo nepouzdan sat. I što više utječemo na svijet oko sebe, to će to biti još izraženije.
Otvori KEKS Pay
