2016. április 8
A Föld nem mindig forog a pólusain áthaladó tengelyen. Ehelyett az idő múlásával szabálytalanul billeg, és a 20. század nagy részében Észak-Amerika felé sodródik (zöld nyíl). Ez az irány drasztikusan megváltozott a földi víztömeg változása miatt.
Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL-Caltech
A víz Föld körüli mozgásával kapcsolatos új adatok válaszolnak a bolygó forgásával kapcsolatos régi kérdésekre.
A víz Föld körüli mozgását vizsgáló műholdas adatok felhasználásával a NASA tudósai két rejtélyt oldottak meg a bolygó forgásában bekövetkező ingadozásokkal kapcsolatban – egy újat és egy több mint egy évszázadosat. A kutatás segíthet bővíteni tudásunkat a múlt és a jövő éghajlatáról.
Bár az asztali földgömb mindig simán forog az északi és déli pólusán áthaladó tengely körül, egy igazi bolygó inog. A Föld forgástengelye lassan sodródik a pólusok körül; a legtávolabbi távolság, amelyen a megfigyelések kezdete óta inog, 37 láb (12 méter). Ezek az ingadozások nem befolyásolják mindennapi életünket, de figyelembe kell venni őket, hogy pontos eredményeket kapjunk a GPS-től, a Föld-megfigyelő műholdaktól és a földi obszervatóriumoktól.
A Science Advances folyóiratban ma megjelent cikkben Surendra Adhikari és Erik Ivins, a NASA Jet Propulsion Laboratory (Kalifornia, Pasadena) munkatársa azt kutatta, hogy a víz világ körüli mozgása hogyan járul hozzá a Föld forgási ingadozásaihoz. Korábbi tanulmányok számos összefüggést azonosítottak a Föld felszínén vagy belsejében zajló folyamatok és bolygónk vándorútjai között. Például a Föld köpenye még mindig alkalmazkodik az észak-amerikai jég elvesztéséhez az utolsó jégkorszak után, és a kontinens alatti lecsökkent tömeg évente néhány hüvelyknyi sebességgel Kanada felé húzza a forgástengelyt. De néhány mozdulat még mindig rejtélyes.
Éles fordulat kelet felé
2000 körül a Föld forgástengelye hirtelen kelet felé fordult, és mostanra majdnem kétszer olyan gyorsan sodródik, mint korábban, évente csaknem 7 hüvelyk (17 centiméter) sebességgel. “Már nem a Hudson-öböl felé halad, hanem a Brit-szigetek felé” – mondta Adhikari. – Ez egy hatalmas kilengés. Adhikari és Ivins megpróbálják megmagyarázni ezt a váratlan változást.
A tudósok felvetették, hogy Grönland és az Antarktisz gyorsan olvadó jégtakarójából származó tömegvesztés okozhatja a forgástengely keleti eltolódását. A JPL tudósai ezt az elképzelést a NASA/German Aerospace Center Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) műholdak megfigyelései alapján értékelték, amelyek havi rekordot szolgáltatnak a Föld körüli tömegváltozásokról. Ezeket a változásokat nagyrészt a víz olyan mindennapi folyamatok során történő mozgása okozza, mint a felhalmozódó hótakaró és a talajvíz kimerülése. Kiszámolták, hogy mekkora tömeg vesz részt a víz körforgásában a Föld szárazföldi területei és óceánjai között 2003 és 2015 között, és hogy a tömegveszteségek és -növekedés milyen mértékben húzódott és tolódott a spintengelyen.
Adhikari és Ivins számításai azt mutatták, hogy a grönlandi változások önmagukban nem generálják azt a gigantikus mennyiségű energiát, amely ahhoz szükséges, hogy a spintengelyt olyan messzire húzzuk, ameddig az eltolódott. A déli féltekén a Nyugat-Antarktisz felől érkező jégtömeg-vesztés húz, Kelet-Antarktiszon pedig a jégtömeg-gyarapodás, a Föld forgástengelye ugyanabba az irányba, ahogy Grönland húzza északról, de az együttes hatás még mindig nem elegendő a magyarázathoz. a gyorsulás és az új irány. Valaminek Grönlandtól keletre további húzóerőt kell kifejtenie.
A kutatók Eurázsiában találták meg a választ. “A válasz nagy része Eurázsia vízhiánya: az indiai szubkontinens és a Kaszpi-tenger térsége” – mondta Adhikari.
A lelet meglepetés volt. Ez a régió a víztartó rétegek kimerülése és az aszály miatt veszített víztömegből, de a veszteség közel sem akkora, mint a jégtakarók változása.
Akkor miért volt ilyen erős hatása a kisebb veszteségnek? A kutatók szerint ennek az az oka, hogy a forgástengely nagyon érzékeny a 45. szélességi fok körüli változásokra, északon és délen egyaránt. “Ez jól megmagyarázható a forgó tárgyak elméletében” – magyarázta Adhikari. – Ezért olyan fontosak például az indiai szubkontinensen végrehajtott változások.
Új betekintés egy régi hullámzásba
Ennek a közelmúltbeli rejtélynek a megoldása során a kutatók váratlanul egy nagyon régi problémára is ígéretes új megoldást találtak ki. A Föld forgásának egy bizonyos ingadozása megzavarta a tudósokat a megfigyelések 1899-es megkezdése óta. Hat-tizennégy évente a forgástengely körülbelül 20-60 hüvelyket (0,5-1,5 métert) ingadozik az általános sodródási irányától keletre vagy nyugatra. “A hatalmas elméleti és modellezési erőfeszítések ellenére nem terjesztettek elő olyan elfogadható mechanizmust, amely megmagyarázhatná ezt a rejtélyes oszcillációt” – mondta Adhikari.
A JPL tudósai megdöbbentő hasonlóságot fedeztek fel a kelet-nyugati hullámzás grafikonján abban az időszakban, amikor a GRACE adatok rendelkezésre álltak a kontinentális víztárolás változásainak grafikonjával azonos időszakra vonatkozóan. Úgy tűnt, hogy a sarki jég változásai nem állnak összefüggésben az ingadozással – csak a víz változásai a szárazföldön. Eurázsiában például a száraz évek a keleti kilengéseknek, míg a nedves évek a nyugat irányú kilengéseknek feleltek meg.
Amikor a kutatók a 2002 áprilisa és 2015 márciusa közötti szárazföldi víztömeg változásaira vonatkozó GRACE megfigyeléseket bevitték a pólushelyzeteket előrejelző klasszikus fizikai egyenletekbe, azt találták, hogy az eredmények nagyon szorosan megegyeznek a megfigyelt kelet-nyugati irányú ingadozással. “Ez sokkal több, mint egy egyszerű összefüggés” – mondta Ivins társszerző. – Elkülönítettük az okot.
A felfedezés felveti annak lehetőségét, hogy a Föld forgástengelyében megfigyelhető kelet-nyugati hullámzások 115 éves rekordja valójában rendkívül jó rekord a szárazföldi víztárolás változásairól. “Ez elárulhat nekünk valamit a múlt éghajlatáról – hogy az aszály vagy a nedvesség intenzitása felerősödött-e az idő múlásával, és hogy mely helyeken” – mondta Adhikari.
“A poláris mozgás történeti feljegyzései globálisan átfogóak az érzékenységüket tekintve, és rendkívül pontosak” – mondta Ivins. “Tanulmányunk azt mutatja, hogy ez az örökölt adatkészlet felhasználható a kontinentális víztárolás és a jégtakarók idővel bekövetkező változásaira vonatkozó létfontosságú információk hasznosítására.”
A GRACE egy közös NASA-misszió a Német Repülési Központtal (DLR) és a Német Geotudományi Kutatóközponttal (GFZ), az austini Texasi Egyetemmel együttműködve. A küldetéssel kapcsolatos további információkért látogassa meg:
http://www.csr.utexas.edu/grace
A NASA az űr nézőpontját használja fel arra, hogy jobban megértsük szülőbolygónkat, javítsa az életünket és megóvja jövőnket. A NASA új módszereket fejleszt ki a Föld egymással összefüggő természeti rendszereinek megfigyelésére és tanulmányozására, hosszú távú adatrekordokkal. Az ügynökség szabadon megosztja ezt az egyedülálló tudást, és együttműködik intézményekkel szerte a világon, hogy új betekintést nyerjen bolygónk változásaiba.
További információért a NASA Földtudományi tevékenységeiről látogassa meg:
https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-study-solves-two-mysteries-about-wobbling-earth