Zeme, uz kuras mēs stāvam, nav tik cieta, kā šķiet. Vairāki faktori izraisa visas Zemes drebēšanu un viļņošanos. Zemes stingrība un negrozāmība zem mūsu kājām ir ilūzija, ko rada mūsu ierobežotais viedoklis. Mūsu planēta griežas uz savu asi ik pēc 23 stundām 56 minūtēm un 4 sekundēm. Tā griežas arī ap sauli, Saules sistēma griežas ap Piena ceļa centru, un galaktika plūst cauri Visumam Lielā pievilcēja virzienā. Ātrumi, kas iesaistīti šajā darbībā, ir reibinoši.
Pat ja tas viss netiek ņemts vērā, Zeme nebūt nav stabila. Kaut kur zem mums milzīgi iežu gabali nepārtraukti lauž viens otru, veido ielejas, izstumj kalnus. Saduras un velciet viens otru, veidojot upes un okeānus. Zeme zem mums pastāvīgi un vienmēr mainās, stiepjas un klīst.
Lielākoties tas ir labi. Tomēr mūsu pieaugošā izpratne par šīm parādībām ļauj mums uzzināt vairāk par mūsu planētas iekšējo darbību. Tas ir ērti arī ikvienam, kurš mēģina orientēties un izkraut kosmosa kuģi. Ir septiņas lietas, kas liek zemei kustēties. “Eppur si muove!” Sacīja Galileo. Un tomēr pagriežas.
Zem spiediena
Galda globuss ir ideāla sfēra, tāpēc tas vienmērīgi griežas ap fiksētu asi. Neskatoties uz to, Zeme nav lode, un masa tajā ir nevienmērīgi sadalīta un tai ir tendence kustēties. Tāpēc pārvietojas gan ass, ap kuru griežas planēta, gan šīs ass stabi. Turklāt, tā kā rotācijas ass atšķiras no ass, ap kuru masa ir līdzsvarota, Zeme viļņojas, rotējot.
Šīs svārstības zinātnieki prognozēja jau Īzaka Ņūtona laikmetā. Un, precīzāk sakot, šī svārstība sastāv no vairākiem.
Reklāmas video:
Viens no vissvarīgākajiem ir Čandlera svārstības, ko 1891. gadā pirmo reizi novēroja amerikāņu astronoms Sets Čandlers jaunākais. Tas liek stabiem pārvietoties 9 metrus un 14 mēnešos pabeidz pilnu ciklu.
Visā 20. gadsimtā zinātnieki ir izvirzījuši dažādus iemeslus, tostarp izmaiņas kontinentālo ūdeņu glabāšanā, atmosfēras spiediens, zemestrīces, mijiedarbība uz Zemes kodola un mantijas robežām.
Ģeofiziķis Ričards Gross no NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas (JPL) Pasadenā, Kalifornijā, šo noslēpumu atrisināja 2000. gadā. Viņš izmantoja jaunus meteoroloģiskos un okeāna modeļus Čandlera svārstību novērojumiem 1985. – 1995. Gadā. Bruto aprēķināja, ka divas trešdaļas no šīm svārstībām izraisa spiediena svārstības jūras gultnē, bet vienu trešdaļu - atmosfēras spiediena izmaiņas.
"Viņu relatīvā nozīme laika gaitā mainās," saka Gross, "bet šobrīd šis iemesls, atmosfēras un okeāna spiediena izmaiņu kombinācija, tiek uzskatīts par galveno."
Ūdens nodūra akmeni
Gadalaiki ir otrs lielākais faktors, kas saistīts ar Zemes viļņošanos. Tā kā tie izraisa ģeogrāfiskas izmaiņas lietū, sniegā un mitrumā.
Zinātnieki spēja noteikt polus, izmantojot zvaigžņu relatīvo stāvokli jau 1899. gadā, un kopš 70. gadiem tiem palīdz satelīti. Bet pat tad, ja izslēdzat sezonālo un Čandlera svārstību ietekmi, ziemeļu un dienvidu rotācijas stabi joprojām pārvietojas attiecībā pret zemes garozu.
2016. gada aprīlī publicētajā pētījumā JPL Surendra Adikari un Ēriks Iviņš uzsvēra divus kritiskus Zemes ļodzības puzles gabalus.
Līdz 2000. gadam Zemes rotācijas ass divas collas gadā virzījās Kanādas virzienā. Bet tad mērījumi parādīja, ka rotācijas ass mainīja virzienu uz Britu salām. Daži zinātnieki ir ierosinājuši, ka tas var būt ledus zuduma rezultāts Grenlandes un Antarktikas ledus straujās kušanas dēļ.
Adikari un Ivins nolēma pārbaudīt šo ideju. Viņi salīdzināja polu stāvokļu GPS mērījumus ar datiem no GRACE - pētījuma, kurā satelīti izmanto, lai izmērītu masas izmaiņas visā Zemes virsū. Viņi atklāja, ka Grenlandes un Antarktikas ledus kušana ir tikai divas trešdaļas no nesenajām pārmaiņām polu virzienā. Pārējais, pēc zinātnieku domām, būtu izskaidrojams ar ūdens zudumu kontinentos, galvenokārt Eirāzijas sauszemes apgabalā.
Reģions cieš no ūdens nesējslāņa noplicināšanas un sausuma. Tomēr sākotnēji ūdens daudzums, kas tajā iesaistīts, šķiet pārāk mazs, lai radītu šādas sekas.
Tāpēc zinātnieki apskatīja skarto zonu stāvokli. "No rotējošu priekšmetu pamata fizikas mēs zinām, ka polu kustība ir ļoti jutīga pret izmaiņām 45 platuma grādos," saka Adikari. Tas ir, tieši tajā vietā, kur Eirāzija zaudēja ūdeni.
Šis pētījums arī identificēja kontinentālo ūdens krātuvi kā ticamu izskaidrojumu vēl vienam Zemes rotācijas kliedzienam.
Visā 20. gadsimtā zinātnieki nevarēja saprast, kāpēc rotācijas ass mainās ik pēc 6–14 gadiem, atstājot 0,5–1,5 metrus uz austrumiem vai rietumiem no tā vispārējā dreifa. Adikari un Ivins atklāja, ka no 2002. līdz 2015. gadam sausie gadi Eirāzijā atbilda svārstībām uz austrumiem, bet slapjie gadi - kustībām uz rietumiem.
“Mēs atradām perfektu sakritību,” saka Adikari. "Šī ir pirmā reize, kad kāds ir veiksmīgi identificējis perfektu starpnozaru polāro kustību un globālā starpgadu sausuma-mitruma sakritību."
Tehogēna ietekme
Ūdens un ledus kustības izraisa dabisko procesu un cilvēku darbību apvienojums. Bet ir arī citi efekti, kas ietekmē zemes kņadu.
Fēlikss Landerers, arī JPL, 2009. gadā aprēķināja, ka gadījumā, ja oglekļa dioksīda līmenis no 2000. līdz 2100 dubultosies, okeāni sasils un paplašināsies, lai ziemeļpols nākamajam gadsimtam virzītos 1,5 centimetrus gadā Aļaskas un Havaju salu virzienā. …
Tāpat 2007. gadā Landerers modelēja okeāna sasilšanas sekas, ko izraisīja tāds pats spiediena un cirkulācijas pieaugums no oglekļa dioksīda okeāna dibenā. Viņš atklāja, ka šīs izmaiņas var novirzīt masu augstākajos platuma grādos un saīsināt dienu par aptuveni 0,1 milisekundēm.
Zemestrīce
Zemes rotāciju pārvietojoties ietekmē ne tikai lieli ūdens un ledus apjomi. Iežu pārvietošanai ir arī šāda ietekme, ja tie ir pietiekami lieli.
Zemestrīces notiek, kad tektoniskās plāksnes, kas veido Zemes virsmu, pēkšņi sāk "berzēt", tām ejot garām. Tas varētu arī dot ieguldījumu. Gross izmērīja spēcīgu 8,8 balles stipra zemestrīci, kas 2010. gadā piedzīvoja Čīles piekrasti. Vēl nepublicētajā pētījumā viņš aprēķināja, ka plākšņu kustība Zemes asi nobīdīja attiecībā pret masas bilanci par aptuveni 8 centimetriem.
Bet tas ir balstīts tikai uz modeļa novērtējumu. Kopš tā laika Gross un citi ir mēģinājuši novērot faktiskās Zemes rotācijas maiņas no GPS satelītu zemestrīces datiem.
Līdz šim tas ir bijis neveiksmīgs, jo ir diezgan grūti noņemt visus citus faktorus, kas ietekmē Zemes rotāciju. “Modeļi nav perfekti, un ir daudz trokšņu, kas maskē mazus zemestrīces signālus,” saka Gross.
Masu kustība, kas notiek, kad tuvumā iziet tektoniskās plāksnes, ietekmē arī dienas garumu. Gross aprēķināja, ka 9,1 balles stipra zemestrīce, kas 2011. gadā skāra Japānu, dienas garumu samazināja par 1,8 mikrosekundēm.
Trīc zeme
Kad notiek zemestrīce, tā izstaro seismiskos viļņus, kas enerģiju ved caur zemes zarnām.
Ir divi to veidi. "P-viļņi" vairākas reizes saspiež un paplašina materiālu, caur kuru tie iziet; vibrācijas pārvietojas tajā pašā virzienā kā vilnis. Lēnāki "S-viļņi" klintis klintis no vienas puses uz otru, un vibrācijas ir taisnā leņķī pret to pārvietošanās virzienu.
Intensīvas vētras var radīt arī vājus seismiskos viļņus, līdzīgi tiem, kas izraisa zemestrīces. Šos viļņus sauc par mikroseismiem. Vēl nesen zinātnieki nevarēja noteikt S-viļņu avotu mikroseismos.
Pētījumā, kas publicēts 2016. gada augustā, Kiwamu Nishida no Tokijas universitātes un Ryota Takagi no Tohoku universitātes ziņoja, ka Japānas dienvidos izmanto 202 detektoru tīklu, lai izsekotu P- un S-viļņus. Viņi izsekoja viļņu izcelsmi līdz lielajai Ziemeļatlantijas vētrai, ko sauca par “laika sprādzienu”: šajā vētrā atmosfēras spiediens centrā pazeminās neparasti ātri.
Mikrozeismu izsekošana šādā veidā palīdzēs pētniekiem labāk izprast Zemes iekšējo struktūru.
Mēness ietekme
Ne tikai zemes parādības ietekmē mūsu planētas kustības. Jaunākie pētījumi liecina, ka lielas zemestrīces notiek ar pilnu un jaunu mēnesi. Varbūt tas ir tāpēc, ka Saule, Mēness un Zeme ir izlīdzināti, tādējādi palielinot gravitācijas spēku, kas darbojas uz planētas.
2016. gada septembrī publicētajā pētījumā Satoshi Ida no Tokijas universitātes un kolēģi analizēja plūdmaiņu radītās slodzes divu nedēļu laikā pirms pēdējām divdesmit gadiem notikušajām lielajām zemestrīcēm. No 12 lielākajām zemestrīcēm, kuru stiprums bija 8,2 vai lielāks, deviņas notika pilnmēness vai jauna mēness laikā. Nelielām zemestrīcēm šāda sarakste netika atrasta.
Ida secināja, ka papildu gravitācijas ietekme, kas rodas šajos laikos, var palielināt spēku ietekmi uz tektoniskajām plāksnēm. Šīm izmaiņām vajadzētu būt nelielām, bet, ja plātnēm jau ir enerģija, papildu spēks var būt pietiekams, lai izraisītu lielus lūzumus klintīs.
Tomēr daudzi zinātnieki skeptiski vērtē Ida atzinumus, jo viņš pētīja tikai 12 zemestrīces.
Trīcoša saule
Vēl strīdīgāka ir ideja, ka vibrācijas, kas rodas dziļi Saules iekšienē, var izskaidrot vairākas drebošas parādības uz Zemes.
Kad gāzes pārvietojas saules iekšienē, tās rada divu dažādu veidu viļņus. Tos, kas rodas spiediena izmaiņu procesā, sauc par p režīmiem, un tos, kas veidojas, kad blīvs materiāls tiek iesūkts gravitācijas virzienā uz iekšu, sauc par g režīmiem.
P režīms prasa vairākas minūtes, lai pabeigtu pilnu vibrācijas ciklu; g-mod ilgst no desmit minūtēm līdz vairākām stundām. Šo laika daudzumu sauc par mod periodu.
1995. gadā grupa, kuru vadīja Deivids Thomsons no Karalienes universitātes Kingstonā, Kanādā, analizēja saules vēja modeļus - lādētu daļiņu plūsmu, kas izplūst no saules, no 1992. līdz 1994. gadam. Viņi pamanīja svārstības, kurām bija tādi paši periodi kā p- un g-režīmiem, kas liek domāt, ka saules vibrācijas kaut kā bija saistītas ar saules vēju.
2007. gadā Thomsons atkal ziņoja, ka neizskaidrojamas sprieguma svārstības zemūdens komunikāciju kabeļos, seismiskie mērījumi uz Zemes un pat telefona zvanu pārtraukumi rada frekvences modeļus, kas atbilst viļņiem Saules vidē.
Tomēr zinātnieki uzskata, ka Thomson apgalvojumiem ir nestabils pamats. Saskaņā ar simulācijām šīm saules vibrācijām, it īpaši g režīmiem, līdz brīdim, kad tās sasniedz Saules virsmu, jābūt tik vājām, ka tās nekādā veidā nevarēja ietekmēt Saules vēju. Pat ja tas tā nav, šos modeļus vajadzēja iznīcināt starpplanētu vides turbulences laikā ilgi pirms nokļūšanas uz Zemes.
Varbūt Thomsona ideja ir nepareiza. Bet ir daudz citu iemeslu, kāpēc mūsu planēta satricina un šūpojas.
ILYA KHEL
