Οι αρχαίοι πρόγονοί μας χώριζαν τη ζωή τους σε ημέρες, ακολουθώντας τον φυσικό ρυθμό της ανατολής και της δύσης του ήλιου. Αυτό το σύστημα λειτούργησε καλά για χιλιετίες, αλλά τον 20ό αιώνα οι επιστήμονες έκαναν μια μεγάλη ανακάλυψη: η Γη είναι στην πραγματικότητα ένας τρομερός χρονομέτρης.
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την περιστροφή της Γης, συμπεριλαμβανομένων των σεισμών. Ο σεισμός του 2011 στην Ιαπωνία – αυτός που προκάλεσε το πυρηνικό ατύχημα στη Φουκουσίμα – επιτάχυνε την περιστροφή της Γης κατά 1,8 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.
Advertisment
Η βαρύτητα της Σελήνης συμβάλλει επίσης σε όλα αυτά. Προσπαθεί να συγκρατήσει τους ωκεανούς μας στη θέση τους, αλλά η Γη συνεχίζει να περιστρέφεται κάτω από αυτούς ανεξάρτητα. Αυτή η παλιρροϊκή τριβή στερεί από τη Γη λίγη περιστροφική ενέργεια, πράγμα που σημαίνει ότι η ημέρα μεγαλώνει κατά περίπου δύο χιλιοστά του δευτερολέπτου (2 χιλιοστά του δευτερολέπτου) ανά αιώνα.
Η επιβράδυνση μπορεί να είναι η μακροπρόθεσμη τάση, αλλά υπήρξαν βραχυπρόθεσμες καταγραφές προς την αντίθετη κατεύθυνση. Για παράδειγμα, η 29η Ιουνίου 2022 ήταν η συντομότερη ημέρα που έχει καταγραφεί ποτέ, με 1,59 χιλιοστά του δευτερολέπτου ταχύτερα από τον μέσο όρο, ξεπερνώντας το προηγούμενο ρεκόρ που είχε σημειωθεί το 2020. Αυτό αποδίδεται σε αλλαγές βαθιά μέσα στον πυρήνα της Γης.
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης ότι οι λεγόμενες μεγαδομές που έχουν κατασκευαστεί από τον άνθρωπο μπορούν επίσης να επηρεάσουν την περιστροφή της Γης. Πάρτε το φράγμα των Τριών Φαραγγιών ύψους 185 μέτρων (περίπου 600 πόδια). Εκτείνεται στον ποταμό Γιανγκτσέ στην επαρχία Χουμπέι, στην κεντρική Κίνα, είναι το μεγαλύτερο φράγμα στον κόσμο και έχει μήκος πάνω από 2.300 μέτρα.
Advertisment
Τα ζωτικά του στατιστικά στοιχεία είναι ιλιγγιώδη. Κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας 28 εκατομμύρια κυβικά μέτρα σκυροδέματος και αρκετό χάλυβα για να κατασκευαστούν 63 αντίγραφα του Πύργου του Άιφελ. Χρειάστηκαν 40.000 άνθρωποι 17 χρόνια για την κατασκευή του, με συνολικό κόστος 37 δισεκατομμύρια δολάρια (28 δισεκατομμύρια λίρες). Το φράγμα μπορεί να συγκρατήσει 40 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα νερού – περίπου 16 εκατομμύρια πισίνες ολυμπιακών διαστάσεων.
Πίσω στο 2005, ο επιστήμονας της NASA δρ Μπέντζαμιν Φονγκ Τσάο υπολόγισε ότι όταν αυτή η ποσότητα μάζας συγκεντρώνεται σε ένα σημείο είναι αρκετή για να επηρεάσει την περιστροφή της Γης. Αυτός ο ισχυρισμός έκανε πρόσφατα ξανά τον γύρο των κοινωνικών δικτύων, αλλά πόση επίδραση έχει πραγματικά το φράγμα και γιατί;
Λοιπόν, ο Chao υπολόγισε ότι, όταν είναι γεμάτο, το φράγμα θα μπορούσε να αυξήσει τη διάρκεια της ημέρας κατά 0,06 μικροδευτερόλεπτα. Δηλαδή 60 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.
Ο Chao υπολόγισε επίσης ότι το φράγμα μπορεί να μετακινήσει τους πόλους της Γης κατά περίπου δύο εκατοστά. Ωστόσο, το πραγματικό ποσό αλλάζει πάντα. Σύμφωνα με τους καθηγητές Maik Thomas και Dr. Robert Dill, από το Γερμανικό Ερευνητικό Κέντρο Γεωεπιστημών, υπάρχει «μια λίγο πολύ εποχιακή μεταβολή στην περιστροφή της Γης λόγω των εποχιακών αλλαγών στη στάθμη του νερού».
Αλλά πώς μπορεί κάτι που φτιάξαμε εμείς να επηρεάσει την περιστροφή ολόκληρου του πλανήτη;
Πώς τα κτίρια μπορούν να αλλάξουν την περιστροφή της Γης
Όλα έχουν να κάνουν με κάτι που ονομάζεται «ροπή αδράνειας». Πρόκειται ουσιαστικά για το πόσο αντιστέκεται ένα αντικείμενο στις αλλαγές της κίνησης – όσο μεγαλύτερη μάζα έχει ένα αντικείμενο και όσο πιο μακριά βρίσκεται η μάζα από το κέντρο περιστροφής, τόσο περισσότερο αντιστέκεται στην περιστροφή.
Το φράγμα των Τριών Φαραγγιών βρίσκεται 185 μέτρα πάνω από το επίπεδο της θάλασσας στο υψηλότερο σημείο του. Και όταν το φράγμα είναι γεμάτο, τόσο η τοπική μάζα όσο και η απόσταση αυτής της μάζας από τη γραμμή περιστροφής μας έχουν αυξηθεί. Με άλλα λόγια, η ροπή αδράνειας αυξάνεται, δημιουργώντας μια (πολύ πολύ μικρή) αντίσταση στην περιστροφή της Γης.
Για να δούμε πώς αυτό επιβραδύνει τη Γη, στη συνέχεια πρέπει να μιλήσουμε για τη στροφορμή. Πρόκειται ουσιαστικά για τη συνολική «ποσότητα» περιστροφής που έχει ένα αντικείμενο, η οποία εξαρτάται τόσο από την ταχύτητα περιστροφής όσο και από τον τρόπο με τον οποίο κατανέμεται η μάζα του αντικειμένου.
Ένα βασικό σημείο σχετικά με τη στροφορμή είναι ότι διατηρείται πάντα. Αυτό σημαίνει ότι η συνολική στροφορμή σε ένα σύστημα παραμένει η ίδια και δεν μπορεί να αλλάξει.
Οι παγοδρόμοι χρησιμοποιούνται συχνά ως ένας τρόπος για να εξηγήσουν πώς λειτουργεί αυτό. Με τα χέρια τους τεντωμένα, περιστρέφονται σχετικά αργά. Αν τραβήξουν όμως τα χέρια τους προς τα μέσα, επιταχύνονται δραματικά. Αυτό συμβαίνει επειδή η συνολική στροφορμή τους πρέπει να παραμείνει η ίδια.
Αν συμπιεστούν περισσότερο, μειώνουν την απόσταση της μάζας τους από τον άξονα περιστροφής. Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητά τους πρέπει να αυξηθεί προκειμένου να διατηρήσουν την ίδια στροφορμή.
Η ίδια διατήρηση της στροφορμής ισχύει και για το σύστημα Γη-Σελήνη, αλλά το αποτέλεσμα είναι αντίστροφο. Είδαμε νωρίτερα πώς η αλληλεπίδραση μεταξύ της Σελήνης και της Γης επιβραδύνει την περιστροφή της Γης. Προκειμένου να διατηρηθεί η συνολική «ποσότητα περιστροφής», αυτό σημαίνει επίσης ότι το σύστημα πρέπει να γίνει λιγότερο συμπαγές.
Αυτό ακριβώς συμβαίνει – τα πειράματα που άφησαν στη Σελήνη οι αστροναύτες του Apollo δείχνουν ότι η Σελήνη απομακρύνεται από τη Γη κατά 3,8 εκατοστά ετησίως (που, παρεμπιπτόντως, είναι περίπου η ίδια ταχύτητα με την οποία μεγαλώνουν τα νύχια σας). Είναι το κοσμικό ισοδύναμο του πατινέρ που απλώνει τα χέρια του.
Η στροφορμή εξαρτάται τόσο από τη ροπή αδράνειας (αυτή είναι η αντίσταση στην περιστροφή, θυμάστε) όσο και από την ταχύτητα περιστροφής. Στην περίπτωση του φράγματος των Τριών Φαραγγιών, είδαμε ότι όταν είναι γεμάτο, το φράγμα αυξάνει την τοπική ροπή αδράνειας. Έτσι, για να διατηρηθεί η ίδια συνολική στροφορμή, η ταχύτητα περιστροφής της Γης πρέπει να μειωθεί. Γι’ αυτό το φράγμα επιβραδύνει την περιστροφή της Γης κατά 60 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. «Η επίδραση άλλων μεγαλοκατασκευών μπορεί να είναι ακόμη μικρότερη», λένε οι Thomas και Dill.
Επισημαίνουν επίσης ότι άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες είχαν μεγαλύτερο αντίκτυπο στην περιστροφή της Γης από ό,τι τα Τρία Φαράγγια. «Η λίμνη Αράλ έχει χάσει περισσότερα από τα τέταρτα του όγκου του νερού της από το 1960», λένε.
Η Αράλη, που βρίσκεται ανάμεσα στο Καζακστάν και το Ουζμπεκιστάν, ήταν κάποτε η τρίτη μεγαλύτερη λίμνη στον κόσμο πριν οι Σοβιετικοί εκτρέψουν πολλά από τα ποτάμια που κάποτε την τροφοδοτούσαν για αρδευτικά έργα. Οι Thomas και Dill εκτιμούν ότι η προκύπτουσα επιβράδυνση της ταχύτητας περιστροφής της Γης ήταν πάνω από τρεις φορές μεγαλύτερη από την επίδραση της κατασκευής των Τριών Φαραγγιών.
«Η μετατόπιση του άξονα περιστροφής της Γης προς τον Καναδά λόγω της απώλειας μάζας πάγου στη Γροιλανδία είναι σημαντικά μεγαλύτερη», λένε οι Thomas και Dill. Εκτιμούν ότι οι αλλαγές που προκύπτουν στη διάρκεια της ημέρας είναι περίπου δέκα φορές μεγαλύτερες από ό,τι όταν γεμίστηκαν τα Τρία Φαράγγια.
Γιατί λοιπόν όλη αυτή η φασαρία;
Δεδομένης της απειροελάχιστης σημασίας αυτών των αλλαγών, γιατί έχει σημασία; Λοιπόν, προκειμένου να ελέγχουν τους δορυφόρους μας και να κατευθύνουν με επιτυχία τους ανιχνευτές που επισκέπτονται τους άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, οι διαστημικές υπηρεσίες πρέπει να γνωρίζουν τον προσανατολισμό και την περίοδο περιστροφής της Γης με πολύ μεγάλη ακρίβεια.
Οι ανεπαίσθητες αλλαγές που προκαλούνται τόσο από μεγαλοκατασκευές όπως τα Τρία Φαράγγια – όσο και, σε ακόμη μεγαλύτερο βαθμό, από τον τρόπο με τον οποίο αλλάζουμε τον φυσικό κόσμο γύρω μας – είναι αρκετά σημαντικές ώστε να αποπροσανατολίσουν τους ανιχνευτές αν δεν ληφθούν επαρκώς υπόψη.
Δεδομένων αυτών των σημαντικών επιδράσεων – πέραν των αλλαγών που προκαλούνται από τη Σελήνη, τους σεισμούς και άλλους θορύβους βαθιά μέσα στα έγκατα της Γης – δεν είναι περίεργο που οι επιστήμονες δυσκολεύονται να χρησιμοποιήσουν τη Γη ως χρονόμετρο. Το δευτερόλεπτο δεν ορίζεται πλέον ως ένα κλάσμα της περιόδου περιστροφής της Γης. Αντίθετα, ορίζεται ως ο χρόνος που χρειάζεται ένα άτομο καισίου για να ταλαντωθεί λίγο περισσότερο από εννέα δισεκατομμύρια φορές.
Οι πρόγονοί μας μπορεί να χρησιμοποιούσαν τον πλανήτη κάτω από τα πόδια τους ως ένα γιγάντιο ρολόι, αλλά τελικά είναι ένα πολύ αναξιόπιστο ρολόι. Και όσο περισσότερο προσθέτουμε και αφαιρούμε από τον κόσμο, τόσο περισσότερο αυτό θα ισχύει.
