מדענים חושפים את הכוחות מאחורי השינויים במידת אורכו של יום בכדור הארץ

Yesterday 14:47

סיבוב כדור הארץ אינו קבוע כמו שיום של 24 שעות עשוי להציע. שינויים זעירים במהירות הסיבוב של הפלנטה יכולים להאריך או לקצר את היום בכמה מילישניות, ומחקר חדש שפורסם בNature מציע הסבר מפורט על השינויים המתרחשים לאורך תקופות של מספר עשורים.

חוקרים הוויפנג זאנג ומתייו דומברי מהאוניברסיטה של אלברטה בדקו שינויים באורך היום במשך מספר עשורים והגיעו למסקנה שהאינטראקציות הגרביטציוניות המעורבות בליבה הפנימית של כדור הארץ משחקות תפקיד מרכזי בהנעת השינויים ארוכי הטווח הללו. הממצאים שלהם מצביעים גם על כך שכוחות אלקטרומגנטיים וטופוגרפיים בגבול בין הליבה למעטפת פועלים בעיקר כדי להתנגד לשינויים אלה.

המחקר עוסק בבעיה ממושכת בגיאופיזיקה. מדענים ידעו שסיבוב כדור הארץ משתנה על פני טווחי זמן שונים, אך המנגנונים האחראיים לשינויים הנמשכים בערך מספר עשורים היו קשים יותר לזהות. שינויים קצרים יותר יכולים להיות קשורים לתהליכים באטמוספירה ובאוקיינוסים, בעוד שההשפעה של הירח תורמת לשינוי ארוך טווח הרבה יותר בסיבוב כדור הארץ.

כדי לחקור את המסתורין, החוקרים שילבו מידע על תנועת הליבה הפנימית עם מודלים של תנועת נוזלים בליבה החיצונית. הם בדקו תצפיות המכסות את התקופה שבין 1964 ל-2019 וניסו כיצד צורות שונות של חיבור בין השכבות העמוקות של הפלנטה יכולות לשחזר את השינויים הנצפים באורך היום.

התוצאות הצביעו על מומנט גרביטציוני כגורם הדומיננטי בשינויים הרחבים רב-עשוריים. מומנט זה קשור לאינטראקציות בין הליבה הפנימית הסולידית למעטפת, אלפי קילומטרים מתחת לפני השטח של כדור הארץ. החוקרים מצאו שהמומנטים האלקטרומגנטיים והטופוגרפיים בקרבת גבול הליבה-מעטפת יכולים לנטרל חלק מההשפעה הגרביטציונית.

ההבדלים המעורבים הם קטנים מאוד. מדידות של סיבוב כדור הארץ מראות שינויים של רק כמה מילישניות במשך עשורים, אך שינויים אלה יכולים לספק מידע יקר ערך על תהליכים המתרחשים עמוק בתוך הפלנטה. המחקר מתמקד במיוחד בשינויים רחבים המתרחשים במשך כ-60 עד 70 שנה.

הממצאים מציעים גם רמזים לגבי תכונות פיזיות של אזורים שלא ניתן לצפות בהם ישירות. המודלים של החוקרים מציעים שהחלק העמוק ביותר של המעטפת עשוי להכיל מבנים ייחודיים ושכבת מוליכות גבוהה, בעוד שהליבה הפנימית עשויה להתעוות בקלות רבה יותר ממה שמודלים קודמים הניחו.

הבנת האינטראקציות הללו עשויה לסייע למדענים לשפר את המודלים של פנים כדור הארץ, כולל ההתנהגות של הליבה הפנימית, הליבה החיצונית הנוזלית והמעטפת. מכיוון שצפיות ישירות באזורים אלה בלתי אפשריות, שינויים בסיבוב ובשדה המגנטי של כדור הארץ מספקים ראיות עקיפות לגבי הדינמיקה שלהם.

המחקר אינו מציע שאורך היום משתנה מספיק כדי להיות מורגש בחיים היומיומיים. במקום זאת, השינויים בקנה מידה של מילישניות הם חשובים מכיוון שהם פועלים כסיגנל גיאופיזי. על ידי חקרם, החוקרים יכולים לחקור תהליכים המתרחשים עמוק מתחת לפני השטח ולשפר את הבנתם של המבנה הפנימי של הפלנטה.

זאנג ודומברי בודקים גם אם מנגנונים דומים יכולים להסביר שינויים מחזוריים קצרים יותר באורך היום. החוקרים מציינים שאפילו שינויים מאוד קטנים בסיבוב כדור הארץ יכולים לחשוף מידע על תהליכים המתרחשים אלפי קילומטרים מתחת לפני השטח, מה שהופך מדידות מדויקות של סיבוב הפלנטה לכלי חשוב במדע כדור הארץ המודרני.