Tla, na katerih stojimo, niso tako trdna, kot se zdi. Več dejavnikov povzroči, da se celotna Zemlja trese in trese. Čvrstost in nespremenljivost tal pod nogami je iluzija, ki jo ustvarja naše omejeno stališče. Naš planet se vrti na svoji osi vsakih 23 ur 56 minut in 4 sekunde. Vrti se tudi okoli sonca, sončni sistem se vrti okoli središča Mlečne poti, galaksija pa se skozi vesolje vrti v smeri Velikega privlačnika. Hitrosti, vključene v vse to dejanje, so vrtoglave.
Tudi če vsega tega ne upoštevamo, Zemlja še zdaleč ni stabilna. Nekje pod nami se ogromni kosi skal nenehno lomijo drug drugega, tvorijo doline in potiskajo gore ven. Trčite in vlecite drug drugega, da tvorita reke in oceane. Zemlja pod nami se nenehno in vedno spreminja, razteza in maha.
V večini je to v redu. Vendar nam naše vse večje razumevanje teh pojavov omogoča, da izvemo več o notranjem delovanju našega planeta. Primerno je tudi za vse, ki poskušajo pluti in pristati v vesoljskem plovilu. Obstaja sedem stvari, zaradi katerih se zemlja premika. "Eppur si muove!" Je rekel Galileo. In vendar se obrne.
Pod pritiskom
Namizni globus je popolna krogla, zato se gladko vrti okoli fiksne osi. Kljub temu Zemlja ni krogla in masa v njej je neenakomerno razporejena in se nagiba k gibanju. Zato se premikata tako os, okoli katere se planet vrti, kot tudi pola te osi. Ker se os vrtenja razlikuje od osi, okoli katere je masa uravnotežena, se Zemlja vrti, ko se vrti.
To nihanje so znanstveniki predvideli že v dobi Isaaca Newtona. In če sem natančen, je to nihanje sestavljeno iz več.
Promocijski video:
Eno najpomembnejših je Chandlerjevo nihanje, ki ga je leta 1891 prvič opazil ameriški astronom Seth Chandler Jr. Zaradi tega se palice premaknejo za 9 metrov in v 14 mesecih opravijo polni cikel.
Skozi 20. stoletje so znanstveniki navajali različne razloge, vključno s spremembami skladiščenja celinskih voda, atmosferskim tlakom, potresi, medsebojnimi vplivi na mejah zemeljskega jedra in plašča.
Geofizik Richard Gross iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon (JPL) v Pasadeni v Kaliforniji je skrivnost razrešil leta 2000. Za opazovanje Chandlerjevega nihanja v letih 1985-1995 je uporabil nove meteorološke in oceanske modele. Bruto je izračunalo, da dve tretjini teh nihanj povzročajo nihanja tlaka na morskem dnu, tretjino pa spremembe atmosferskega tlaka.
"Njihov relativni pomen se sčasoma spreminja," pravi Gross, "vendar trenutno ta vzrok, kombinacija sprememb atmosferskega in oceanskega tlaka, velja za glavnega."
Voda kamen odnese
Letni časi so drugi največji dejavnik, ki je povezan z vrtenjem Zemlje. Ker vodijo do geografskih sprememb v dežju, snegu in vlagi.
Znanstveniki so polotove lahko določili s pomočjo relativnih položajev zvezd že leta 1899, od sedemdesetih let naprej pa jim pomagajo sateliti. Toda tudi če odpravite vpliv sezonskih in Chandlerjevih nihanj, se severni in južni pol vrtenja še vedno premikata glede na zemeljsko skorjo.
V študiji, objavljeni aprila 2016, sta JPL-jeva Surendra Adikari in Eric Ivins izpostavila dva kritična dela uganke Earth Wobble.
Do leta 2000 se je Zemljina rotacijska os gibala proti Kanadi za dva centimetra na leto. Toda nato so meritve pokazale, da je os vrtenja spremenila smer proti Britanskim otokom. Nekateri znanstveniki menijo, da je to lahko posledica izgube ledu zaradi hitrega taljenja ledenih plošč Grenlandije in Antarktike.
Adikari in Ivins sta se odločila preizkusiti to idejo. Primerjali so GPS meritve položenega položaja s podatki GRACE, študije, ki uporablja satelite za merjenje masnih sprememb po Zemlji. Ugotovili so, da taljenje ledu Grenlandije in Antarktike predstavlja le dve tretjini nedavnega premika v smeri polov. Počitek bi morali po mnenju znanstvenikov razlagati z izgubo vode na celinah, predvsem na evroazijskem kopenskem območju.
Pokrajina trpi zaradi izčrpavanja vodonosnikov in suše. Kljub temu se sprva količina vode, ki je vpletena v to, zdi premajhna, da bi lahko privedla do takšnih posledic.
Zato so znanstveniki pogledali položaj prizadetih območij. "Iz osnovne fizike vrtljivih predmetov vemo, da je gibanje polov zelo občutljivo na spremembe znotraj 45 stopinj zemljepisne širine," pravi Adikari. Točno tam, kjer je Evrazija izgubila vodo.
V tej študiji so celinsko skladišče vode opredelili kot verjetno razlago za drugo nihanje v vrtenju Zemlje.
Skozi 20. stoletje znanstveniki niso mogli razumeti, zakaj se vrtenje osi premika vsakih 6–14 let in zapusti 0,5–1,5 metra vzhodno ali zahodno od svojega splošnega premika. Adikari in Ivins sta ugotovila, da so od leta 2002 do 2015 suha leta v Evraziji ustrezala nihanjem proti vzhodu, vlažna leta pa premikom proti zahodu.
"Našli smo popolno ujemanje," pravi Adikari. "To je prvič, da je nekdo uspešno določil popolno ujemanje med medletnim polarnim gibanjem in globalno medletno sušo."
Tehnogeni vpliv
Premiki vode in ledu so posledica kombinacije naravnih procesov in človekovih dejanj. Obstajajo pa tudi drugi učinki, ki vplivajo na nihanje zemlje.
Leta 2009 je Felix Landerer, tudi iz JPL, izračunal, da če se ravni ogljikovega dioksida podvojijo od leta 2000 do 2100, se oceani segrejejo in razširijo, tako da bi se Severni pol v naslednjem stoletju premikal 1,5 centimetra na leto proti Aljaski in Havajem. …
Prav tako je Landerer leta 2007 modeliral učinke segrevanja oceanov, ki jih povzroča enako povečanje tlaka in kroženja ogljikovega dioksida na oceanskem dnu. Ugotovil je, da bi te spremembe lahko premikale maso na višjih širinah in dan skrajšale za približno 0,1 milisekunde.
Potres
Na vrtenje Zemlje med premikanjem vplivajo ne le velike količine vode in ledu. Premik kamnin ima ta učinek tudi, če so dovolj velike.
Potresi se zgodijo, ko se tektonske plošče, ki sestavljajo zemeljsko površje, nenadoma začnejo "drgniti", ko gredo mimo. Tudi to bi lahko prispevalo. Gross je izmeril močan potres z močjo 8,8 stopnje, ki je leta 2010 prizadel čilsko obalo. V še neobjavljeni študiji je izračunal, da gibanje plošč premakne Zemljino os glede na masno bilanco za približno 8 centimetrov.
Toda to temelji le na oceni modela. Od takrat sta Gross in drugi poskušali opazovati dejanske premike Zemljinega vrtenja iz podatkov o potresih s satelitov GPS.
Do zdaj je bilo to neuspešno, saj je precej težko odstraniti vse druge dejavnike, ki vplivajo na vrtenje Zemlje. "Modeli niso popolni in veliko je hrupa, ki prikrije majhne potresne signale," pravi Gross.
Gibanje mas, ki se zgodi, ko tektonske plošče preidejo v bližini, vplivajo tudi na dolžino dneva. Bruto je izračunalo, da je potres z magnitudo 9,1, ki je leta 2011 prizadel Japonsko, dolžino dneva zmanjšal za 1,8 mikrosekunde.
Drhti zemlja
Ko pride do potresa, sproži potresne valove, ki prenašajo energijo skozi črevesje zemlje.
Obstajata dve vrsti. "P-valovi" večkrat stisnejo in razširijo material, skozi katerega prehajajo; vibracije potujejo v isti smeri kot val. Počasnejši "S-valovi" skale skačejo od strani do strani in vibracije so pod pravim kotom njihove smeri vožnje.
Intenzivne nevihte lahko ustvarijo tudi šibke potresne valove, podobne tistim, ki povzročajo potrese. Te valove imenujemo mikroseizmi. Do nedavnega znanstveniki niso mogli določiti izvora S-valov v mikroseizmih.
V študiji, objavljeni avgusta 2016, sta Kiwamu Nishida z tokijske univerze in Ryota Takagi z univerze Tohoku poročala o uporabi 202 detektorjev na jugu Japonske za sledenje P- in S-valov. Izsledili so izvor valov do velikega severnoatlantskega neurja, imenovanega "vremenska bomba": v tej nevihti atmosferski tlak v središču pade nenavadno hitro.
S sledenjem mikroseizmov bodo raziskovalci lažje razumeli notranjo strukturo Zemlje.
Vpliv lune
Na gibanje našega planeta ne vplivajo samo zemeljski pojavi. Nedavne študije so pokazale, da se s polno in novo luno pojavljajo veliki potresi. Mogoče je to zato, ker sta Sonce, Luna in Zemlja poravnana, s čimer se poveča gravitacijska sila, ki deluje na planet.
V študiji, objavljeni septembra 2016, so Satoshi Ida z tokijske univerze in njegovi sodelavci analizirali stresa plimovanja dva tedna pred velikimi potresi v zadnjih dvajsetih letih. Od 12 največjih potresov z magnitudo 8,2 ali več se jih je devet zgodilo med polno ali novo luno. Za majhne potrese takšne korespondence ni bilo mogoče najti.
Ida je zaključila, da dodatni gravitacijski vpliv, ki se pojavi v teh časih, lahko poveča učinek sil na tektonske plošče. Te spremembe bi morale biti majhne, če pa so plošče že napolnjene, lahko dodatna sila zadostuje za sprožitev velikih zlomov v skalah.
Vendar so številni znanstveniki skeptični do ugotovitev Ide, saj je preučil le 12 potresov.
Trepetajoče sonce
Še bolj sporna je ideja, da lahko vibracije, ki izvirajo globoko znotraj Sonca, razložijo številne tresoče se pojave na Zemlji.
Ko se plini gibljejo znotraj sonca, povzročajo dve različni vrsti valovanja. Tisti, ki se rodijo v procesu sprememb tlaka, se imenujejo p-načini, tisti, ki nastanejo, kadar gost material vsesa gravitacija, pa se imenujejo g-načini.
P-način traja nekaj minut, da opravi celotni cikel vibracij; g-mod traja od deset minut do nekaj ur. Ta čas se imenuje "obdobje" mod.
Leta 1995 je ekipa, ki jo je vodil David Thomson z univerze Queen v Kingstonu v Kanadi, analizirala vzorce sončnega vetra - toka nabitih delcev, ki izvirajo iz sonca - od leta 1992 do 1994. Opazili so nihanja, ki so imela enaka obdobja kot načina p- in g, kar kaže, da so bile sončne vibracije nekako povezane s sončnim vetrom.
Leta 2007 je Thomson ponovno poročal, da imajo nepojasnjena nihanja napetosti v podvodnih uporabnih kablih, potresne meritve na Zemlji in celo izklopi telefonskih klicev frekvenčne vzorce, ki so skladni z valovi znotraj Sonca.
Vendar znanstveniki verjamejo, da imajo Thomson-ove trditve trmasto podlago. Po simulacijah bi morale biti te sončne vibracije, zlasti g-načini, tako šibke, ko dosežejo površino Sonca, da ne vplivajo na sončni veter. Tudi če temu ni tako, morajo biti ti vzorci uničeni zaradi neurja medplanetarnega medija že dolgo pred dosego Zemlje.
Morda je Thomsonova ideja napačna. Vendar pa obstaja veliko drugih razlogov, zakaj se naš planet trese in ziblje.
ILYA KHEL