Maa, jolla seisomme, ei ole niin vankka kuin miltä näyttää. Useat tekijät saavat koko maapallon ravistamaan ja heiluttamaan. Jalkamme alla olevan maan lujuus ja muuttumattomuus ovat rajallinen näkökulmamme luoma illuusio. Maapallomme pyörii akselillaan 23 tunnin 56 minuutin ja 4 sekunnin välein. Se pyörii myös auringon ympäri, aurinkokunta pyörii Linnunradan keskustan ympäri ja galaksi kohoaa maailmankaikkeuden läpi suuren vetovoiman suuntaan. Kaikkien tämän toiminnan nopeudet ovat huimaa.
Vaikka kaikkea tätä ei oteta huomioon, Maa ei ole kaukana vakaasta. Jossain alla meitä valtavat kivet palavat jatkuvasti toisiaan, muodostavat laaksoja ja ajavat vuoria ulos. Törmää ja vedä toisiaan joen ja valtameren muodostamiseksi. Maapallomme alla oleva maa muuttuu jatkuvasti ja aina, venyy ja heiluttaa.
Suurimmaksi osaksi tämä on hienoa. Kasvava ymmärrys näistä ilmiöistä antaa meille kuitenkin mahdollisuuden oppia lisää planeettamme sisäisestä toiminnasta. Se on myös kätevä jokaiselle, joka yrittää navigoida ja laskeutua avaruusalukseen. On seitsemän asiaa, jotka saavat maan liikkumaan.”Eppur si muove!” Galileo sanoi. Ja silti se kääntyy.
Paineen alla
Pöytäpallo on täydellinen pallo, joten se pyörii tasaisesti kiinteän akselin ympäri. Siitä huolimatta, Maa ei ole pallo, ja massa siinä on jakautunut epätasaisesti ja pyrkii liikkumaan. Siksi sekä akseli, jonka ympäri planeetta pyörii, että tämän akselin navat liikkuvat. Lisäksi, koska kiertoakseli on erilainen kuin akseli, jonka ympärillä massa on tasapainossa, maa heiluu pyöriessään.
Tutkijat ennustivat tämän värähtelyn Isaac Newtonin aikakaudella. Ja tarkemmin sanottuna tämä värähtely koostuu useista.
Mainosvideo:
Yksi tärkeimmistä on Chandler-värähtely, jonka amerikkalainen tähtitieteilijä Seth Chandler Jr. havaitsi ensimmäisen kerran vuonna 1891. Se saa pylväät liikkumaan 9 metriä ja suorittaa täyden syklin 14 kuukaudessa.
Koko 20. vuosisadan ajan tutkijat ovat esittäneet erilaisia syitä, mukaan lukien muutokset mannervesien varastoinnissa, ilmakehän paine, maanjäristykset, vuorovaikutukset maan ytimen ja vaipan rajoilla.
Geofysiikko Richard Gross NASA: n suihkukoneiden laboratoriosta (JPL) Kalifornian Pasadenaan ratkaisi mysteerin vuonna 2000. Hän sovelsi uusia meteorologisia ja valtamerellisiä malleja Chandler-värähtelyn havaintoihin vuosina 1985-1995. Brutto laski, että kaksi kolmasosaa näistä heilahteluista johtuu merenpohjan painevaihteluista ja kolmasosa ilmakehän paineen muutoksista.
"Niiden suhteellinen merkitys muuttuu ajan myötä", sanoo Gross, "mutta tällä hetkellä tätä syytä, yhdistelmää ilmakehän ja valtameren paineen muutoksista, pidetään tärkeimpänä."
Vesi kuluttaa kiven
Vuodenajat ovat toiseksi suurin maapallon heiluun liittyvä tekijä. Koska ne johtavat maantieteellisiin muutoksiin sateessa, lumessa ja kosteudessa.
Tutkijat pystyivät määrittämään pylväät tähtien suhteellisesta sijainnista jo vuonna 1899, ja satelliittien avulla ne ovat olleet 1970-luvulta lähtien. Mutta vaikka eliminoisit kausivaihteluiden ja Chandler-heilahteluiden vaikutuksen, pohjoisen ja etelän pyörimisnavat liikkuvat edelleen suhteessa maankuoreen.
Huhtikuussa 2016 julkaistussa tutkimuksessa JPL: n Surendra Adikari ja Eric Ivins korostivat kahta kriittistä kappaletta maapallon heilumisesta.
Vuoteen 2000 asti maapallon pyörimisakseli liikkui Kanadaa kohti kahdella tuumalla vuodessa. Mutta sitten mittaukset osoittivat, että pyörimisakseli muutti suuntaa Brittiläisiin saariin. Jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että tämä voi olla seurausta jään menetyksestä Grönlannin ja Etelämantereen jäälevyjen nopean sulamisen vuoksi.
Adikari ja Ivins päättivät testata tätä ideaa. He vertasivat napapaikkojen GPS-mittauksia GRACE-tutkimuksen tietoon, joka käyttää satelliitteja massan muutosten mittaamiseen maapallolla. He havaitsivat, että Grönlannin ja Etelämantereen jään sulaminen vastaa vain kaksi kolmasosaa äskettäisestä napojen suunnan muutoksesta. Loput tutkijoiden mukaan pitäisi selittää veden menetyksellä mantereilla, pääasiassa Euraasian maa-alueella.
Alue kärsii pohjaveden ehtymisestä ja kuivuudesta. Siitä huolimatta, aluksi siihen liittyvä vesimäärä näyttää liian pieneltä johtaakseen sellaisiin seurauksiin.
Siksi tutkijat tarkastelivat sairaiden alueiden sijaintia. "Tiedämme pyörivien esineiden perustavanlaatuisesta fysiikasta, että pylväiden liike on erittäin herkkä muutoksille 45 leveysasteessa", Adikari sanoo. Eli siinä, missä Euraasia menetti vettä.
Tämä tutkimus tunnisti myös mannermaan veden varastoinnin uskottavana selityksenä toiselle maapallon pyörityksen heilahteluille.
Koko 1900-luvun ajan tutkijat eivät voineet ymmärtää, miksi pyörimisakseli muuttuu 6–14 vuoden välein, jättäen 0,5–1,5 metriä itään tai länteen sen yleisestä ajeleesta. Adikari ja Ivins havaitsivat, että vuosina 2002-2015 Euraasian kuivat vuodet vastasivat itään kääntymistä ja märät vuodet länteen suuntautuviin liikkeisiin.
"Löysimme täydellisen ottelun", Adikari sanoo. "Tämä on ensimmäinen kerta, kun joku on onnistuneesti löytänyt täydellisen vastaavuuden vuosien välisen polaarisen liikkeen ja maailmanlaajuisen vuosittaisen kuivuuskosteuden välillä."
Teknogeeninen vaikutus
Veden ja jään liikkeet johtuvat luonnollisten prosessien ja ihmisen toimien yhdistelmästä. Mutta on myös muita vaikutuksia, jotka vaikuttavat maan heilutukseen.
Vuonna 2009 Felix Landerer, myös JPL, laski, että jos hiilidioksiditasot kaksinkertaistuvat vuodesta 2000 vuoteen 2100, valtameret lämpenevät ja laajenevat niin, että pohjoisnapa siirtyy 1,5 senttimetriä vuodessa kohti Alaskaa ja Havaijia seuraavalle vuosisadalle. …
Samoin vuonna 2007 Landerer mallinoi valtameren lämpenemisen vaikutuksia, jotka aiheuttivat saman paineen ja kierteen noususta hiilidioksidilla valtameren pohjalla. Hän havaitsi, että nämä muutokset voivat siirtää massaa korkeammilla leveysasteilla ja lyhentää päivää noin 0,1 millisekunnilla.
Maanjäristys
Ei vain suuret vesimäärät ja jää, jotka vaikuttavat maapallon pyörimään sen liikkuessa. Kivien siirtymisellä on tämä vaikutus myös, jos ne ovat riittävän suuria.
Maanjäristykset tapahtuvat, kun maan pinnan muodostavat tektoniset levyt alkavat yhtäkkiä "hieroa" niiden ohitse. Tämä voisi myös vaikuttaa. Gross mittasi voimakkaan 8,8 voimakkuuden maanjäristyksen, joka iski Chilen rannikolle vuonna 2010. Vielä julkaisemattomassa tutkimuksessa hän laski, että levyjen liikkuminen muutti maan akselia massataseesta noin 8 senttimetriä.
Mutta tämä perustuu vain mallin arviointiin. Siitä lähtien Gross ja muut ovat yrittäneet tarkkailla todellisia muutoksia maan kiertymisessä GPS-satelliittien maanjäristystiedoista.
Toistaiseksi tämä on epäonnistunut, koska on vaikea poistaa kaikkia muita maapallon kiertoon vaikuttavia tekijöitä. "Mallit eivät ole täydellisiä ja pieniä maanjäristyssignaaleja peittäessä on paljon melua", Gross sanoo.
Massojen liikkuminen, joka tapahtuu, kun tektoniset levyt kulkevat lähellä, vaikuttavat myös päivän pituuteen. Gross laski, että Japania vuonna 2011 kokenut maanjäristys 9,1 voimakkuudessa vähensi päivän pituutta 1,8 mikrosekunnilla.
Vapiseva maa
Kun maanjäristys tapahtuu, se laukaisee seismiset aallot, jotka kuljettavat energiaa maan suoliston läpi.
Niitä on kahta tyyppiä. "P-aallot" puristavat ja laajentavat useita kertoja materiaalia, jonka läpi ne kulkevat; värähtelyt kulkevat samaan suuntaan kuin aalto. Hitaammat "S-aallot" rokkaavat kiviä sivuilta ja värähtelyt ovat oikeassa kulmassa niiden kulkusuuntaan nähden.
Voimakkaat myrskyt voivat myös aiheuttaa heikkoja seismisiä aaltoja, samanlaisia kuin maanjäristyksiä aiheuttavat. Näitä aaltoja kutsutaan mikroseismeiksi. Viime aikoihin asti tutkijat eivät voineet määrittää S-aaltojen lähdettä mikroseismeissä.
Elokuussa 2016 julkaistussa tutkimuksessa Kiwamu Nishida Tokion yliopistosta ja Ryota Takagi Tohokun yliopistosta kertoivat käyttävänsä Etelä-Japanissa 202 ilmaisimen verkkoa P- ja S-aaltojen seuraamiseksi. He jäljittivät aaltojen alkuperän suuriin Pohjois-Atlantin myrskyihin, nimeltään "sääpommi": Tässä myrskyssä ilmakehän paine keskipisteessä laskee epätavallisen nopeasti.
Mikroseismien seuraaminen tällä tavalla auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin maan sisäistä rakennetta.
Kuun vaikutus
Ei vain maalliset ilmiöt vaikuttavat planeettamme liikkeisiin. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että suuria maanjäristyksiä esiintyy täysikuun ja uuden kuun aikana. Ehkä tämä johtuu siitä, että aurinko, kuu ja maa ovat kohdistettuja, mikä lisää planeetalla vaikuttavaa painovoimaa.
Syyskuussa 2016 julkaistussa tutkimuksessa Satoshi Ida, Tokion yliopisto, analysoi kollegoineen vuoroveden rasituksia kahden viikon ajan ennen merkittäviä maanjäristyksiä viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana. Kaikista 12 suurimmasta, vähintään 8,2: n suuruisesta maanjäristyksestä yhdeksän tapahtui täysikuun tai uuden kuun aikana. Pienistä maanjäristyksistä tällaista kirjeenvaihtoa ei löytynyt.
Ida päätteli, että näinä aikoina esiintyvä lisägravitaatiovaikutus voi lisätä voimien vaikutusta tektonisiin levyihin. Näiden muutosten tulisi olla pieniä, mutta jos laattoille on jo annettu virtaa, lisävoima saattaa olla riittävä suurten murtumien aikaansaamiseksi kivillä.
Monet tutkijat suhtautuvat kuitenkin skeptisesti Idan havaintoihin, koska hän on tutkinut vain 12 maanjäristystä.
Vapina aurinko
Vieläkin kiistanalaisempi on ajatus, että syvällä auringon sisällä syntyvät värähtelyt voivat selittää monia maapallon ravistavia ilmiöitä.
Kun kaasut liikkuvat auringon sisällä, ne aiheuttavat kahta erityyppistä aaltoa. Niitä, jotka syntyvät paineenmuutosprosessissa, kutsutaan p-moodiksi, ja niitä, jotka muodostuvat, kun tiheää materiaalia imee painovoima, kutsutaan g-moodiksi.
P-moodi kestää useita minuutteja täyden värähtelyjakson suorittamiseksi; g-mod kestää kymmenestä minuutista useisiin tunteihin. Tätä aikaa kutsutaan modin "kaudeksi".
Vuonna 1995 David Thomsonin johtama joukkue Kanadan Kingstonin kuninkaallisesta yliopistosta analysoi auringon tuulen - auringosta lähtevien varautuneiden hiukkasten virtauksen - vuosia 1992-1994. He huomasivat värähtelyt, joilla oli samat jaksot kuin p- ja g-moodilla, mikä viittaa siihen, että aurinkovärähtelyt liittyivät jotenkin aurinkotuuliin.
Vuonna 2007 Thomson kertoi jälleen, että merenalaisen kaapelin selittämättömät jännitteenvaihtelut, maan seismiset mittaukset ja jopa puheluiden katkaisut ovat taajuuskuvioita, jotka ovat yhdenmukaisia auringon aaltojen kanssa.
Tutkijat uskovat kuitenkin, että Thomsonin väitteet ovat vaikeita. Simulaatioiden mukaan näiden aurinkovärähtelyjen, etenkin g-moodien, tulisi olla niin heikkoja saavuttaessaan Auringon pinnan niin, etteivät ne pystyneet millään tavoin vaikuttamaan aurinkotuuliin. Vaikka näin ei ole, nämä mallit on täytynyt tuhota planeettojenvälisen väliaineen turbulenssilla kauan ennen maahan saapumista.
Ehkä Thomsonin idea on väärä. Mutta on monia muita syitä, miksi planeettamme ravistaa ja keinuu.
ILYA KHEL