روزهای زمین به گونه اسرارآمیزی دارند بلندتر می‌شوند و دانشمندان هم نمی‌دانند چرا!
 |
ساعت‌های اتمی، همراه با سنجش‌های دقیق نجومی نشان داده‌اند که درازی شبانه‌روز زمین به گونه‌ای ناگهانی رو به افزایش گذاشته- و دانشمندان نمی‌دانند چرا.
این نه تنها بر زمان‌سنجی ما، بلکه بر چیزهایی مانند جی‌پی‌اس و فناوری‌های دیگری که بر زندگی امروز ما فرمان می‌رانند هم اثر می‌گذارد.
در چند دهه‌ی گذشته، چرخش زمین به دور محورش (که درازی شبانه‌روز را تعیین می‌کند) سرعت گرفته. این روند روزهایمان را کوتاه‌تر کرده؛ در حقیقت، در ژوئن ۲۰۲۲ رکورد کوتاه‌ترین روز در نیم-سده‌ی گذشته را به ثبت رساندیم.
ولی با وجود این رکورد، این روند ثابتِ افزایش سرعت از ۲۰۲۰ به گونه‌ی شگفت‌انگیزی جای خود را به کاهش سرعت داده است- روزها دوباره دارند بلندتر می‌شوند و چرایی‌اش تاکنون یک راز بوده.
اگرچه ساعت‌های گوشی‌هایمان نشان می‌دهند که هر شبانه‌روز دقیقا ۲۴ ساعت است، ولی زمان دقیق برای این که زمین یک چرخش به گرد محورش را انجام دهد تفاوتی بسیار اندک با آن دارد. این تغییرها در دوره‌های از چند میلیون ساله گرفته تا تقریبا بی‌درنگ و آنی رخ می‌دهند- حتی زمین‌لرزه‌ها و رویدادهای توفانی هم می‌توانند در آنها نقش داشته باشند.
دانسته‌ایم که یک شبانه‌روز به ندرت دقیقا با شماره‌ی جادویی ۸۶۴۰۰ ثانیه برابر می‌شود.
سیاره‌ی همیشه در تغییر
در درازنای میلیون‌ها سال، چرخش زمین به دلیل اثرهای اصطکاک مربوط به کشندهای (جزر و مدهای) ناشی از ماه کُند شده. این فرآیند در هر سده، حدود ۲.۳ هزارم ثانیه به درازای شبانه‌روز می‌افزوده. در حقیقت چند میلیارد سال پیش، هر شبانه‌روز زمین تنها حدود ۱۹ ساعت بود.
در ۲۰ هزار سال گذشته، فرآیند دیگری در جهت وارونه (مخالف) آغاز به کار کرده و بر سرعت چرخش زمین افزوده. هنگامی که واپسین عصر یخبندان به پایان رسید، آب شدن یخسارهای قطبی به کاهش فشار سطح انجامید و گوشته‌ی زمین در روندی پیوسته آغاز به حرکت به سوی قطب‌ها کرد.
همان گونه که یک رقصنده‌ی باله با نزدیک کردن دست‌هایش به بدن (که همان محور چرخشش است)، بر سرعت چرخش خود می‌افزاید، نرخ چرخش سیاره‌مان هم با پیشروی و نزدیک شدنِ این توده‌ی گوشته به محور زمین افزایش می‌یابد. و این فرآیند روزهای زمین را حدود ۰.۶ هزارم ثانیه در هر سده کوتاه‌تر می‌کند.
در درازنای دهه‌ها و بیشتر، این پیوند میان درون و سطح زمین هم وارد بازی شده است. زمین‌لرزه‌های بزرگ می‌توانند درازای روز را تغییر دهند، هرچند که معمولا در اندازه‌ی کم. برای نمونه، باور بر اینست که زمین‌لرزه‌ی بزرگ توهوکوی ژاپن در سال ۲۰۱۱ با بزرگای ۸.۹، چرخش زمین را به اندازه‌ی نسبتا کوچکِ ۱.۸ میکروثانیه سریع‌تر کرد.
جدا از این تغییرهای بزرگ-اندازه، آب و هوا و اقلیم هم می‌تواند در دوره‌های کوتاه‌تر اثرهای مهمی بر چرخش زمین بگذارند و باعث دگرگونی‌هایی در هر دو جهت شوند.
چرخه‌های کشندی (جزر و مدی) ماهانه و دوهفته‌ای مواد را در سرتاسر زمین جابجا می‌کنند و باعث تغییر درازای شبانه‌روز تا اندازه‌ی یک هزارم ثانیه در هر دو جهت می‌شوند. ما می‌توانیم دگرگونی‌های کشندی در رکوردهای درازای روز را در دوره‌های به بلندی ۱۸.۶ سال ببینیم. حرکت هوای زمین هم یک اثرِ به ویژه نیرومند دارد، جریان‌های اقیانوسی نیز نقش خود را بازی می‌کنند. پوشش فصلی برف و بارندگی، یا استخراج آب‌های زیرزمینی هم چیزها را بیشتر تغییر می‌دهند.
چرا زمین ناگهان رو به کُند شدن گذاشته؟
ما از دهه‌ی ۱۹۶۰ به برآوردهای بسیار دقیقی از نرخ چرخش زمین دست یافته‌ایم، از زمانی که گردانندگان تلسکوپ‌های رادیویی در سراسر زمین آغاز به ابداع تکنیک‌هایی برای رصد همزمانِ اجرام آسمانی، مانند اختروش‌ها کردند.
همسنجی (مقایسه) میان این برآوردها و یک ساعت اتمی نشان داده که ظاهرا درازای روز در چند سال گذشته همواره رو به کاهش بوده است.
ولی اگر نوسان‌ها در سرعت چرخش را که می‌دانیم در اثر کشندها و پدیده‌های فصلی رخ می‌دهند کنار بگذاریم، به چیزی شگفت‌انگیز پی می‌بریم. اگرچه زمین در ۲۹ ژوئن ۲۰۲۲ به کوتاه‌ترین روزش رسیده، ولی به نظر می‌رسد این روند درازمدت از ۲۰۲۰ تاکنون از کوتاه شدن به بلند شدن تغییر کرده. این تغییر در ۵۰ سال گذشته بی‌سابقه بوده.
دلیل این تغییر روشن نیست. می‌تواند به دلیل تغییر در سامانه‌های آب و هوایی، با رویدادهای لانینای پیاپی باشد، هر چند که آنها پیش‌تر رخ داده‌اند. می‌تواند زیر سر افزایش آب شدن یخسارها باشد، هرچند که نرخ پایدار آب شدن آنها در این چند سال کژرَویِ (انحرافِ) چندانی نداشته. آیا می‌تواند به دلیل انفجار سهمگین آتشفشان تونگا باشد که حجم غول‌آسایی از آب را به درون جو پاشید؟ شاید نه، با توجه به این که این انفجار در ژانویه‌ی ۲۰۲۲ روی داد.
دانشمندان بر این گمانند که شاید این تغییر تازه و رازآمیز در سرعت چرخش زمین پیوندی با یک پدیده به نام "لنگِش چندلر" (Chandler wobble) داشته باشد- یک جابجایی یا تغییر کوچک در محور چرخش زمین با یک دوره‌ی حدد ۴۳۰ روزه. مشاهدات تلسکوپ‌های رادیویی هم نشان می‌دهند که این لنگش در چند سال گذشته کاهش یافته است؛ این دو می‌توانند پیوندی (ربطی) به هم داشته باشند.
یک احتمال پایانی که از دید ما پذیرفتنی‌ست اینست که هیچ چیز ویژه‌ای درون یا پیرامون زمین تغییر نکرده. این تنها می‌تواند اثرهای کشندی بلندمدتی باشد که همراستا با دیگر فرآیندهای دوره‌ای، برای پدید آوردن یک تغییر موقت در نرخ چرخش زمین کار می‌کنند.
آیا نیاز به یک "ثانیه‌ی اندرهِلی منفی" داریم؟
شناخت دقیق نرخ چرخش زمین برای بسیاری از کاربردها کلیدی است -سامانه‌های ناوبری از جمله جی‌پی‌اس که بدون آن کار نمی‌کنند. همچنین، هر چند سال یک بار، گاه‌نگهدارها (timekeepers) ثانیه‌هایی اندرهلی (کبیسه) را در مقیاس‌های زمانی رسمی ما وارد می کنند تا مطمئن شوند که با سیاره‌مان همگام می‌مانند.
اگر روزهای زمین از این هم درازتر شوند، شاید ناچار شویم یک "ثانیه‌ی اندرهلی منفی" را وارد کنیم- چیزی که بی‌سابقه خواهد بود و چه بسا اینترنت را به هم بریزد.
هنوز بعیدست نیاز به وارد کردن یک ثانیه‌ی اندرهلی منفی داشته باشیم. تا این جای کار، می‌توانیم تنها با این خبر که -دستکم تا مدتی- یک هزارم ثانیه‌ی اضافی در هر روز داریم خوش باشیم.
این نه تنها بر زمان‌سنجی ما، بلکه بر چیزهایی مانند جی‌پی‌اس و فناوری‌های دیگری که بر زندگی امروز ما فرمان می‌رانند هم اثر می‌گذارد.
در چند دهه‌ی گذشته، چرخش زمین به دور محورش (که درازی شبانه‌روز را تعیین می‌کند) سرعت گرفته. این روند روزهایمان را کوتاه‌تر کرده؛ در حقیقت، در ژوئن ۲۰۲۲ رکورد کوتاه‌ترین روز در نیم-سده‌ی گذشته را به ثبت رساندیم.
ولی با وجود این رکورد، این روند ثابتِ افزایش سرعت از ۲۰۲۰ به گونه‌ی شگفت‌انگیزی جای خود را به کاهش سرعت داده است- روزها دوباره دارند بلندتر می‌شوند و چرایی‌اش تاکنون یک راز بوده.
اگرچه ساعت‌های گوشی‌هایمان نشان می‌دهند که هر شبانه‌روز دقیقا ۲۴ ساعت است، ولی زمان دقیق برای این که زمین یک چرخش به گرد محورش را انجام دهد تفاوتی بسیار اندک با آن دارد. این تغییرها در دوره‌های از چند میلیون ساله گرفته تا تقریبا بی‌درنگ و آنی رخ می‌دهند- حتی زمین‌لرزه‌ها و رویدادهای توفانی هم می‌توانند در آنها نقش داشته باشند.
دانسته‌ایم که یک شبانه‌روز به ندرت دقیقا با شماره‌ی جادویی ۸۶۴۰۰ ثانیه برابر می‌شود.
سیاره‌ی همیشه در تغییر
در درازنای میلیون‌ها سال، چرخش زمین به دلیل اثرهای اصطکاک مربوط به کشندهای (جزر و مدهای) ناشی از ماه کُند شده. این فرآیند در هر سده، حدود ۲.۳ هزارم ثانیه به درازای شبانه‌روز می‌افزوده. در حقیقت چند میلیارد سال پیش، هر شبانه‌روز زمین تنها حدود ۱۹ ساعت بود.
در ۲۰ هزار سال گذشته، فرآیند دیگری در جهت وارونه (مخالف) آغاز به کار کرده و بر سرعت چرخش زمین افزوده. هنگامی که واپسین عصر یخبندان به پایان رسید، آب شدن یخسارهای قطبی به کاهش فشار سطح انجامید و گوشته‌ی زمین در روندی پیوسته آغاز به حرکت به سوی قطب‌ها کرد.
همان گونه که یک رقصنده‌ی باله با نزدیک کردن دست‌هایش به بدن (که همان محور چرخشش است)، بر سرعت چرخش خود می‌افزاید، نرخ چرخش سیاره‌مان هم با پیشروی و نزدیک شدنِ این توده‌ی گوشته به محور زمین افزایش می‌یابد. و این فرآیند روزهای زمین را حدود ۰.۶ هزارم ثانیه در هر سده کوتاه‌تر می‌کند.
در درازنای دهه‌ها و بیشتر، این پیوند میان درون و سطح زمین هم وارد بازی شده است. زمین‌لرزه‌های بزرگ می‌توانند درازای روز را تغییر دهند، هرچند که معمولا در اندازه‌ی کم. برای نمونه، باور بر اینست که زمین‌لرزه‌ی بزرگ توهوکوی ژاپن در سال ۲۰۱۱ با بزرگای ۸.۹، چرخش زمین را به اندازه‌ی نسبتا کوچکِ ۱.۸ میکروثانیه سریع‌تر کرد.
جدا از این تغییرهای بزرگ-اندازه، آب و هوا و اقلیم هم می‌تواند در دوره‌های کوتاه‌تر اثرهای مهمی بر چرخش زمین بگذارند و باعث دگرگونی‌هایی در هر دو جهت شوند.
چرخه‌های کشندی (جزر و مدی) ماهانه و دوهفته‌ای مواد را در سرتاسر زمین جابجا می‌کنند و باعث تغییر درازای شبانه‌روز تا اندازه‌ی یک هزارم ثانیه در هر دو جهت می‌شوند. ما می‌توانیم دگرگونی‌های کشندی در رکوردهای درازای روز را در دوره‌های به بلندی ۱۸.۶ سال ببینیم. حرکت هوای زمین هم یک اثرِ به ویژه نیرومند دارد، جریان‌های اقیانوسی نیز نقش خود را بازی می‌کنند. پوشش فصلی برف و بارندگی، یا استخراج آب‌های زیرزمینی هم چیزها را بیشتر تغییر می‌دهند.
چرا زمین ناگهان رو به کُند شدن گذاشته؟
ما از دهه‌ی ۱۹۶۰ به برآوردهای بسیار دقیقی از نرخ چرخش زمین دست یافته‌ایم، از زمانی که گردانندگان تلسکوپ‌های رادیویی در سراسر زمین آغاز به ابداع تکنیک‌هایی برای رصد همزمانِ اجرام آسمانی، مانند اختروش‌ها کردند.
همسنجی (مقایسه) میان این برآوردها و یک ساعت اتمی نشان داده که ظاهرا درازای روز در چند سال گذشته همواره رو به کاهش بوده است.
ولی اگر نوسان‌ها در سرعت چرخش را که می‌دانیم در اثر کشندها و پدیده‌های فصلی رخ می‌دهند کنار بگذاریم، به چیزی شگفت‌انگیز پی می‌بریم. اگرچه زمین در ۲۹ ژوئن ۲۰۲۲ به کوتاه‌ترین روزش رسیده، ولی به نظر می‌رسد این روند درازمدت از ۲۰۲۰ تاکنون از کوتاه شدن به بلند شدن تغییر کرده. این تغییر در ۵۰ سال گذشته بی‌سابقه بوده.
دلیل این تغییر روشن نیست. می‌تواند به دلیل تغییر در سامانه‌های آب و هوایی، با رویدادهای لانینای پیاپی باشد، هر چند که آنها پیش‌تر رخ داده‌اند. می‌تواند زیر سر افزایش آب شدن یخسارها باشد، هرچند که نرخ پایدار آب شدن آنها در این چند سال کژرَویِ (انحرافِ) چندانی نداشته. آیا می‌تواند به دلیل انفجار سهمگین آتشفشان تونگا باشد که حجم غول‌آسایی از آب را به درون جو پاشید؟ شاید نه، با توجه به این که این انفجار در ژانویه‌ی ۲۰۲۲ روی داد.
دانشمندان بر این گمانند که شاید این تغییر تازه و رازآمیز در سرعت چرخش زمین پیوندی با یک پدیده به نام "لنگِش چندلر" (Chandler wobble) داشته باشد- یک جابجایی یا تغییر کوچک در محور چرخش زمین با یک دوره‌ی حدد ۴۳۰ روزه. مشاهدات تلسکوپ‌های رادیویی هم نشان می‌دهند که این لنگش در چند سال گذشته کاهش یافته است؛ این دو می‌توانند پیوندی (ربطی) به هم داشته باشند.
یک احتمال پایانی که از دید ما پذیرفتنی‌ست اینست که هیچ چیز ویژه‌ای درون یا پیرامون زمین تغییر نکرده. این تنها می‌تواند اثرهای کشندی بلندمدتی باشد که همراستا با دیگر فرآیندهای دوره‌ای، برای پدید آوردن یک تغییر موقت در نرخ چرخش زمین کار می‌کنند.
آیا نیاز به یک "ثانیه‌ی اندرهِلی منفی" داریم؟
شناخت دقیق نرخ چرخش زمین برای بسیاری از کاربردها کلیدی است -سامانه‌های ناوبری از جمله جی‌پی‌اس که بدون آن کار نمی‌کنند. همچنین، هر چند سال یک بار، گاه‌نگهدارها (timekeepers) ثانیه‌هایی اندرهلی (کبیسه) را در مقیاس‌های زمانی رسمی ما وارد می کنند تا مطمئن شوند که با سیاره‌مان همگام می‌مانند.
اگر روزهای زمین از این هم درازتر شوند، شاید ناچار شویم یک "ثانیه‌ی اندرهلی منفی" را وارد کنیم- چیزی که بی‌سابقه خواهد بود و چه بسا اینترنت را به هم بریزد.
هنوز بعیدست نیاز به وارد کردن یک ثانیه‌ی اندرهلی منفی داشته باشیم. تا این جای کار، می‌توانیم تنها با این خبر که -دستکم تا مدتی- یک هزارم ثانیه‌ی اضافی در هر روز داریم خوش باشیم.
-------------------------------------------------
تلگرام، توییتر و فیسبوک یک ستاره در هفت آسمان:
twitter.com/1star_7sky
facebook.com/1star7sky
واژه نامه:
atomic clock - GPS - Earth - axis - phone - earthquake - planet -
friction - tide - Moon - ice age - polar - ice sheet - mantle - pole -
ballet dancer - Great Tōhoku Earthquake - Japan - tidal cycle - ocean
current - radio telescope - quasar - La Niña - ice sheet - volcano -
Tonga - Chandler wobble - rotation axis - navigation system - timekeeper
- leap second - internet
منبع: phys.org
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان
0 دیدگاه شما:
ارسال یک نظر