Alus, millel me seisame, pole nii kindel, kui tundub. Terved Maad raputavad ja võbisevad mitmed tegurid. Meie jalgade all oleva maa kindlus ja muutumatus on illusioon, mille loob meie piiratud vaatepunkt. Meie planeet pöörleb oma teljel iga 23 tunni 56 minuti ja 4 sekundi järel. Samuti pöörleb see ümber päikese, päikesesüsteem pöörleb ümber Linnutee keskpunkti ja galaktika tormab läbi universumi Suure Atraktiivi suunas. Kogu selle toiminguga kaasnev kiirus on peadpööritav.
Isegi kui seda kõike ei võeta arvesse, pole Maa kaugeltki stabiilne. Kusagil meist allpool murravad tohutud kivitükid pidevalt üksteist, moodustavad orusid, suruvad mägesid välja. Jõgede ja ookeanide moodustamiseks põrutage ja lohistage üksteist. Meie all olev maa on pidevalt ja alati muutuv, venib ja vehib.
Enamasti on see hästi. Kuid meie kasvav arusaam nendest nähtustest võimaldab meil rohkem teada saada meie planeedi sisemisest toimimisest. See on mugav ka kõigile, kes proovivad navigeerida ja maanduda kosmoselaeval. On seitse asja, mis panevad maa liikuma. “Eppur si muove!” Ütles Galileo. Ja ometi pöördub.
Surve all
Lauakera on täiuslik kera, nii et see pöörleb sujuvalt ümber fikseeritud telje. Sellest hoolimata ei ole Maa kera ja mass selles jaotub ebaühtlaselt ja kipub liikuma. Seetõttu liiguvad nii telg, mille ümber planeet pöörleb, kui ka selle telje poolused. Pealegi, kuna pöörlemistelg erineb teljest, mille ümber mass on tasakaalus, vehkub Maa pöörlemisel.
Teadlased ennustasid seda võnkumist juba Isaac Newtoni ajastul. Ja kui täpsus olla, koosneb see võnkumine mitmest.
Reklaamvideo:
Üks olulisemaid on Chandleri võnkumine, mida esmakordselt vaatles ameerika astronoom Seth Chandler Jr 1891. aastal. See põhjustab postide liikumist 9 meetrit ja viib 14-kuulise tsükli lõpule.
Kogu 20. sajandi vältel on teadlased esitanud mitmesuguseid põhjuseid, sealhulgas muutused mandrivete hoidmises, õhurõhk, maavärinad, vastastikmõjud Maa tuuma ja vahevöö piiril.
Geofüüsik Richard Gross NASA reaktiivmootorite laboratooriumist (JPL) Californias Pasadenas lahendas mõistatuse 2000. aastal. Ta rakendas Chandleri võnke vaatluste jaoks aastatel 1985-1995 uusi meteoroloogilisi ja ookeanilisi mudeleid. Gross arvutas, et kaks kolmandikku neist kõikumistest põhjustavad rõhu kõikumised merepõhjas ja kolmandik õhurõhu muutustest.
"Nende suhteline tähtsus muutub aja jooksul," ütleb Gross, "kuid praegu peetakse seda peamiseks, atmosfääri- ja ookeanirõhu muutuste kombinatsiooni."
Vesi kulutab kivi ära
Aastaajad on suuruselt teine tegur, mis on seotud Maa võnkega. Kuna need põhjustavad vihma, lume ja niiskuse geograafilisi muutusi.
Teadlased suutsid poolused tähtede suhteliste asendite abil kindlaks teha juba 1899. aastal ja alates 1970. aastatest on neid abistanud satelliidid. Kuid isegi kui kõrvaldada hooajaliste ja Chandleri kõikumiste mõju, liiguvad põhja- ja lõunapooluse pöördepooled ikkagi maakoore suhtes.
2016. aasta aprillis avaldatud uuringus tõid JPL-i esindajad Surendra Adikari ja Eric Ivins esile kaks kriitilist tükki Maa võnkemängust.
Kuni 2000. aastani liikus Maa pöörlemistelg Kanada suunas kaks tolli aastas. Siis näitasid mõõtmised, et pöördetelg muutis suunda Briti saarteni. Mõned teadlased on väitnud, et selle põhjuseks võib olla jääkaotus Gröönimaa ja Antarktika jäälehtede kiire sulamise tõttu.
Adikari ja Ivins otsustasid seda ideed proovile panna. Nad võrdlesid mastide positsioonide GPS-i mõõtmisi GRACE - uuringu andmetega, mis kasutab satelliite massimuutuste mõõtmiseks kogu Maa peal. Nad leidsid, et Gröönimaa ja Antarktika jää sulamine moodustab vaid kaks kolmandikku viimasest pooluste suunas toimunud nihkest. Ülejäänud tuleks teadlaste sõnul seletada vee kadumisega mandritel, peamiselt Euraasia maismaal.
Piirkond kannatab põhjaveekihi kahanemise ja põua käes. Sellegipoolest näib sellega seotud vee maht alguses liiga väike, et selliste tagajärgedeni viia.
Seetõttu vaatasid teadlased mõjutatud piirkondade asukohta. "Me teame pöörlevate objektide põhifüüsikast, et postide liikumine on 45 laiuskraadi piires toimuvate muutuste suhtes väga tundlik," ütleb Adikari. See tähendab, et täpselt seal, kus Euraasia kaotas vee.
See uuring tuvastas ka mandri veevarude usaldusväärse selgitusena Maakera pöörde veel ühele võnkele.
Kogu 20. sajandi jooksul ei suutnud teadlased mõista, miks pöörlemistelg nihkub iga 6–14 aasta järel, jättes oma üldisest triivist 0,5–1,5 meetrit ida või lääne poole. Adikari ja Ivins leidsid, et aastatel 2002 kuni 2015 vastasid kuivad aastad Euraasias kõikumistele idas ja märjad aastad liikumistele läände.
"Leidsime ideaalse sobivuse," ütleb Adikari. "See on esimene kord, kui keegi on edukalt tuvastanud polaarsete liikumiste ja ülemaailmse põua-niiskuse ideaalse sobivuse."
Tehnogeenne mõju
Vee ja jää liikumised on põhjustatud looduslike protsesside ja inimtegevuse kombinatsioonist. Kuid on ka teisi efekte, mis mõjutavad maa võnget.
Aastal 2009 arvutas Felix Landerer, samuti JPL, et kui süsinikdioksiidi tase kahekordistuks aastatel 2000 kuni 2100, soojeneksid ookeanid ja laieneksid nii, et põhjapoolus liiguks järgmisel sajandil 1,5 sentimeetrit Alaska ja Hawaii poole. …
Samuti modelleeris Landerer 2007. aastal ookeani soojenemise mõjusid, mille põhjustas süsinikdioksiidi rõhu ja ringluse sama suurenemine ookeani põhjas. Ta leidis, et need muutused võivad nihutada massi kõrgematel laiuskraadidel ja lühendada päeva umbes 0,1 millisekundi võrra.
Maavärin
Maa pöörlemist ei mõjuta mitte ainult suured vee ja jää kogused. Seda mõju avaldab ka kivide nihkumine, kui need on piisavalt suured.
Maavärinad tekivad siis, kui maakera moodustavad tektoonilised plaadid hakkavad möödasõidul ootamatult "sisse hõõruma". Ka see võiks kaasa aidata. Gross mõõtis 2010. aastal Tšiili rannikut tabanud võimsat 8,8-magnituudist maavärinat. Veel avaldamata uuringus arvutas ta, et plaatide liikumine nihutas Maa telge massi tasakaalu suhtes umbes 8 sentimeetri võrra.
Kuid see põhineb ainult mudeli hindamisel. Pärast seda on Gross ja teised püüdnud jälgida GPS-satelliitide maavärinaandmete põhjal Maa pöörde tegelikke muutusi.
Siiani on see olnud ebaõnnestunud, sest kõiki muid Maa pöörlemist mõjutavaid tegureid on üsna keeruline eemaldada. "Mudelid pole täiuslikud ja väikeste maavärinasignaalide varjamiseks on palju müra," ütleb Gross.
Masside liikumine, mis toimub siis, kui läheduses asuvad tektoonilised plaadid, mõjutavad ka päeva pikkust. Gross arvutas, et Jaapanit tabanud magnituudiga 9,1 maavärin 2011. aastal vähendas päeva pikkust 1,8 mikrosekundi võrra.
Värisev maa
Maavärina tekkimisel eraldab see maavoogude kaudu energiat kandvaid seismilisi laineid.
Neid on kahte tüüpi. "P-lained" tihendavad ja laiendavad mitu korda materjali, mille kaudu nad läbivad; vibratsioon liigub lainega samas suunas. Aeglasemad "S-lained" raputavad kive küljelt küljele ja vibratsioon on nende liikumissuuna suhtes täisnurga all.
Intensiivsed tormid võivad tekitada ka nõrku seismilisi laineid, sarnaselt maavärinaid põhjustavatele. Neid laineid nimetatakse mikroseismideks. Alles hiljuti ei suutnud teadlased mikroseismides kindlaks teha S-lainete allikat.
2016. aasta augustis avaldatud uuringus teatasid Tokyo ülikoolist pärit Kiwamu Nishida ja Tohoku ülikoolist pärit Ryota Takagi, et Lõuna-Jaapanis kasutati 202 detektorite võrku P- ja S-lainete jälgimiseks. Nad leidsid lainete päritolu suure Põhja-Atlandi tormiga, mida nimetatakse "ilmapommiks": selle tormi korral langeb keskuse atmosfäärirõhk ebatavaliselt kiiresti.
Mikroseismide jälgimine aitab teadlastel paremini mõista Maa sisemist struktuuri.
Kuu mõju
Meie planeedi liikumist mõjutavad mitte ainult maised nähtused. Värsked uuringud on näidanud, et suured maavärinad esinevad täiskuu ja noorkuu ajal. Võib-olla on see tingitud sellest, et Päike, Kuu ja Maa on joondatud, suurendades nii planeedil tegutsevat gravitatsioonijõudu.
2016. aasta septembris avaldatud uuringus analüüsisid Tokyo ülikooli Satoshi Ida ja tema kolleegid loodete pingeid kahe nädala jooksul enne viimase kahekümne aasta suuri maavärinaid. 12-st suurimast 8,2-magnituudisest või suuremast maavärinast toimus üheksa täiskuu või noorkuu ajal. Väikeste maavärinate korral sellist kirjavahetust ei leitud.
Ida jõudis järeldusele, et nendel aegadel tekkiv täiendav gravitatsiooniline mõju võib suurendada jõudude mõju tektoonilistele plaatidele. Need muutused peaksid olema väikesed, kuid kui tahvlid on juba pingestatud, võib lisajõud olla piisav kivide suurte murdude esilekutsumiseks.
Paljud teadlased on Ida avastuste suhtes siiski skeptilised, kuna ta uuris vaid 12 maavärinat.
Värisev päike
Veelgi vaieldavam on mõte, et sügaval Päikesest tekkivad vibratsioonid võivad selgitada mitmeid Maal raputavaid nähtusi.
Kui gaasid liiguvad päikese sees, tekitavad nad kahte erinevat tüüpi laineid. Neid, mis sünnivad rõhumuutuste käigus, nimetatakse p-režiimideks ja neid, mis tekivad tiheda materjali gravitatsiooni imedes, nimetatakse g-režiimideks.
P-režiim võtab täieliku vibratsioonitsükli lõpuleviimiseks mitu minutit; g-mod võtab aega kümme minutit kuni mitu tundi. Seda ajaperioodi nimetatakse modi "perioodiks".
1995. aastal analüüsis Kanadas Kingstoni kuninganna ülikooli David Thomsoni juhitud meeskond päikesetuule - päikesest eralduvate laetud osakeste voo - mustreid aastatel 1992–1994. Nad märkasid võnkeid, millel olid samad perioodid kui p- ja g-režiimidel, mis viitab sellele, et päikese vibratsioon oli kuidagi seotud päikesetuulega.
2007. aastal teatas Thomson taas, et merealuste kommunikatsioonikaablite, Maa seismiliste mõõtmiste ja isegi telefonikõnede katkestuste seletamatud pinge kõikumised on Päikese lainetega kooskõlas olevate sagedusmustritega.
Teadlased usuvad siiski, et Thomsoni väidetel on nõrk alus. Simulatsioonide kohaselt peaksid need päikese vibratsioonid, eriti g-režiimid, Päikese pinnale jõudmise hetkeks olema nii nõrgad, et nad ei saaks päikesetuult kuidagi mõjutada. Isegi kui see pole nii, peavad need mustrid olema planeetidevahelise keskkonna turbulentsi tõttu hävinud juba ammu enne Maale jõudmist.
Võib-olla on Thomsoni idee vale. Kuid on palju muid põhjuseid, miks meie planeet kõigub ja kõigub.
ILYA KHEL
