Ziemia zaczęła wykonywać dziwne ruchy. Naukowcy wskazują powód
Gdy masy lodu Ziemi topnieją, sposób, w jaki planeta się obraca, również ulega zmianie. Naukowcy z ETH w Zurychu byli teraz w stanie pokazać, jak zmiany klimatyczne zmieniają oś obrotu Ziemi i długość dnia.
Zmiany klimatyczne powodują topnienie mas lodu na Grenlandii i Antarktydzie. Woda z regionów polarnych wpływa do oceanów świata – a szczególnie do regionu równikowego.
Oznacza to, że następuje przesunięcie masy, co wpływa na obrót Ziemi. To tak, jakby łyżwiarka figurowa wykonywała piruet, najpierw trzymając ramiona blisko ciała, a następnie je rozciągając
- wyjaśnia Benedikt Soja, profesor geodezji kosmicznej na Wydziale Inżynierii Lądowej, Środowiskowej i Geomatycznej ETH w Zurychu.
Początkowo szybki obrót staje się wolniejszy, ponieważ masy oddalają się od osi obrotu, zwiększając bezwładność. W fizyce mówimy o prawie zachowania momentu pędu, a to samo prawo rządzi również obrotem Ziemi. Jeśli Ziemia obraca się wolniej, dni stają się dłuższe. Zmiany klimatyczne zmieniają zatem również długość dnia na Ziemi, choć tylko minimalnie.
Naukowcy z ETH, wspierani przez amerykańską agencję kosmiczną NASA, opublikowali dwa nowe badania w czasopismach Nature i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) na temat wpływu zmian klimatycznych na ruch biegunów i długość dnia.
Więcej o zmianach klimatycznych na Ziemi przeczytasz na Spider`s Web:
Zmiany klimatyczne przewyższają wpływ Księżyca
W badaniu PNAS naukowcy pokazują, że zmiana klimatu wydłuża dobę o kilka milisekund z obecnych 86 400 sekund. Dzieje się tak, ponieważ woda płynie z biegunów na niższe szerokości geograficzne, spowalniając tym samym prędkość rotacji.
Inną przyczyną tego spowolnienia jest tarcie pływowe, które jest wywoływane przez Księżyc. Jednak nowe badanie prowadzi do zaskakującego wniosku: jeśli ludzie będą nadal emitować więcej gazów cieplarnianych, a Ziemia odpowiednio się ociepli, ostatecznie będzie to miało większy wpływ na prędkość obrotową Ziemi niż wpływ Księżyca, który determinował wzrost długości dnia przez miliardy lat.
My, ludzie, mamy większy wpływ na naszą planetę, niż nam się wydaje. I to naturalnie nakłada na nas wielką odpowiedzialność za przyszłość naszej planety
- podsumowuje Soja.
Oś obrotu Ziemi ulega przesunięciu
Przesunięcia masy na powierzchni Ziemi i w jej wnętrzu, spowodowane topnieniem lodu, nie tylko zmieniają prędkość obrotową Ziemi i długość dnia: jak pokazują badacze w Nature Geoscience, zmieniają również oś obrotu planety.
Oznacza to, że punkty, w których oś obrotu faktycznie spotyka się z powierzchnią Ziemi, przesuwają się.
Ruch biegunów osiąga około dziesięciu metrów na sto lat. Rolę odgrywa tu nie tylko topnienie pokrywy lodowej, ale także ruchy zachodzące we wnętrzu naszej planety, głęboko w płaszczu Ziemi, gdzie skała staje się lepka z powodu wysokiego ciśnienia, a także w ciekłym metalu zewnętrznego jądra.
W najbardziej kompleksowym dotychczas badaniu naukowcy pokazali, jak ruch biegunów wynika z indywidualnych procesów w rdzeniu i płaszczu, a jak z klimatu na powierzchni.
Ich badanie zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie Nature Geoscience.
Po raz pierwszy przedstawiamy kompletne wyjaśnienie przyczyn długotrwałego ruchu biegunów. Innymi słowy, wiemy teraz, dlaczego i w jaki sposób oś obrotu Ziemi porusza się względem skorupy ziemskiej
- mówi Mostafa Kiani Shahvandi, jeden z autorów badania.
Jedno odkrycie w szczególności wyróżnia się w ich badaniu. Procesy na Ziemi i w niej są ze sobą powiązane i wpływają na siebie nawzajem.
Zmiany klimatyczne powodują ruch osi obrotu Ziemi i wydaje się, że sprzężenie zwrotne z zachowania momentu pędu zmienia również dynamikę jądra Ziemi. Trwające zmiany klimatyczne mogą zatem wpływać na procesy głęboko wewnątrz Ziemi i mieć większy zasięg niż wcześniej zakładano
- wyjaśnia Soja.
Jeśli przed oczami stają Wam teraz seny z filmów "2012", "Pojutrze" lub "Geostorm" to uspokajamy. Naukowcy podkreślają, że nie ma powodu do obaw, ponieważ efekty te są niewielkie i mało prawdopodobne, aby stanowiły ryzyko globalnego kataklizmu dla planety.
Prawa fizyki połączone ze sztuczną inteligencją
Do swoich badań nad ruchem biegunów naukowcy wykorzystali tak zwane sieci neuronowe oparte na fizyce. Są to nowatorskie metody sztucznej inteligencji (AI), w których naukowcy stosują prawa i zasady fizyki, aby opracować szczególnie wydajne i niezawodne algorytmy uczenia maszynowego.
Algorytmy opracowane przez ETH w Zurychu umożliwiły po raz pierwszy zarejestrowanie wszystkich różnych efektów na powierzchni Ziemi, w jej płaszczu i jądrze oraz modelowanie ich możliwych oddziaływań.
Wynik obliczeń pokazuje, jak zmieniały się bieguny obrotowe Ziemi od 1900 r. Wartości tych modeli są w doskonałej zgodności z rzeczywistymi danymi dostarczonymi przez obserwacje astronomiczne w przeszłości i przez satelity w ciągu ostatnich trzydziestu lat, co oznacza, że umożliwiają również prognozowanie przyszłości.
Ważne dla podróży kosmicznych
Nawet jeśli obrót Ziemi zmienia się powoli, ten efekt musi być brany pod uwagę podczas nawigacji w kosmosie – na przykład podczas wysyłania sondy kosmicznej, aby wylądowała na innej planecie. Nawet niewielkie odchylenie zaledwie jednego centymetra na Ziemi może wzrosnąć do odchylenia setek metrów na ogromnych odległościach. W przeciwnym razie nie będzie możliwe lądowanie w konkretnym kraterze na Marsie
- mówi Soja.
Efekty tego zjawiska, choć niewielkie, są więc mierzalne i ważne. Choć teraz może wydawać się to nieistotne, z biegiem lat te drobne zmiany mogą mieć realny wpływ na klimat i środowisko.
Zmiana osi obrotu Ziemi może prowadzić do przesunięcia mas powietrza i oceanów, co z kolei wpływa na wzorce pogodowe i ekstremalne zjawiska atmosferyczne. Dłuższe dni oznaczają więcej energii słonecznej docierającej do niektórych regionów, co może przyspieszać topnienie lodowców i pogłębiać problem zmian klimatu.
Odkrycie ETH Zurich rzuca nowe światło na złożone relacje między klimatem a rotacją Ziemi. To przypomnienie, że zmiany klimatu to nie tylko wzrost temperatury, ale kaskadowy efekt, który wpływa na planetę na wiele różnych sposobów.
