A Földet sokáig magától értetődő pontosságú időmérőnek tekintettük: a napkelték és napnyugták ritmusára épülő „nap” évezredeken át stabil viszonyítási pontnak tűnt. A 20. században azonban kiderült, hogy a bolygó forgása finoman, de állandóan ingadozik, és valójában nincs két teljesen azonos hosszúságú nap. A változások hátterében több hatás áll, a nagy földrengésektől kezdve egészen a Hold gravitációjáig. A 2011-es, a fukusimai atombalesethez vezető eseményeket is kiváltó japán földrengés például 1,8 milliomod másodperccel, azaz 1,8 mikroszekundummal gyorsította fel a Föld forgását.
Hosszabb időtávon ugyanakkor inkább lassulás figyelhető meg, ami főként az árapály jelenségéhez kötődik. A Hold gravitációja az óceánokat „helyben tartaná”, miközben a Föld továbbfordul alattuk, az ebből adódó árapály-súrlódás pedig fokozatosan csökkenti a bolygó forgási energiáját. Ennek eredményeként a nap hossza nagyjából 2 ezredmásodperccel (2 milliszekundummal) nő évszázadonként. (Mivel a Föld ezen hatás miatt folyamatosan lassul, az atomórákat időnként meg kell állítani egy másodpercre, hogy a csillagászati idő bevárja az atomidőt – ezt nevezzük szökőmásodpercnek.)
A trend azonban nem egyenletes: rövid távon előfordulhatnak rekordok a másik irányba is, 2022. június 29-én például a mérések szerint a nap 1,59 ezredmásodperccel rövidebb volt az átlagosnál, amit a kutatók részben a Föld mélyében, a mag környékén zajló folyamatokkal hoznak összefüggésbe.
A kutatások szerint az emberi tevékenység is képes kimutathatóan módosítani a forgást, még ha csak egészen parányi mértékben is. A legismertebb példa a kínai Jangcén épült Három-szurdok-gát: 185 méter magas, több mint 2300 méter hosszú, és a világ legnagyobb gátjaként tartják számon. A létesítményhez 28 millió köbméter betont használtak fel, valamint annyi acélt, amiből 63 Eiffel-torony is kijönne. A 17 éven át tartó építkezésben 40 ezer ember vett részt, a költsége 37 milliárd dollár (kb. 12 400 milliárd forint) volt. A tározó kapacitása 40 milliárd köbméter víz, ami nagyjából 16 millió olimpiai méretű úszómedencének felel meg.
Benjamin Fong Chao NASA-kutató már 2005-ben kiszámolta, hogy ekkora tömeg egyetlen helyre koncentrálása elég ahhoz, hogy a Föld forgására is legyen hatása. Számításai szerint teljes feltöltésnél a gát 0,06 mikroszekundummal, azaz a másodperc 60 milliárdod részével növelheti meg a nap hosszát, és a Föld pólusait is körülbelül 2 centiméterrel elmozdíthatja.
A tényleges érték ráadásul változik: a Német Földtudományi Kutatóközpont szakértői, Maik Thomas és Robert Dill szerint „többé-kevésbé szezonális ingadozás” figyelhető meg a Föld forgásában a vízszint évszakos változásai miatt.
A jelenség hátterében az úgynevezett tehetetlenségi nyomaték áll: minél nagyobb a tömeg és minél távolabb kerül a forgástengelytől, annál inkább „ellenáll” a forgás megváltoztatásának. A Három-szurdok-gát esetében feltöltéskor nemcsak a helyi tömeg nő, hanem a tömeg eloszlása is úgy módosul, hogy a tehetetlenségi nyomaték kismértékben emelkedik. A szögimpulzus (a forgás „lendületének”) megmaradása miatt a tömeg eloszlásásának megváltozásával, a forgási sebességnek is alkalmazkodnia kell, és ennek egyik következménye, hogy a Föld forgási sebessége minimálisan csökken – hasonló jelenséget figyelhetünk meg a műkorcsolyázóknál is: amikor karjaikat behúzzák (tömegüket a tengelyhez közelítik), felgyorsulnak, amikor pedig kinyújtják (tömegüket távolítják a tengelytől), a forgásuk lelassul.
A kutatók arra is felhívják a figyelmet, hogy bizonyos emberi beavatkozások erősebb nyomot hagyhatnak a Föld forgásán, mint a Három-szurdok-gát
Az Aral-tó például 1960 óta víztérfogatának több mint negyedét elveszítette (más források szerint több mint 90%-át), miután a Szovjetunió a tápláló folyók egy részét öntözési célokra eltérítette, és Thomasék becslése szerint a hatás több mint háromszorosa volt a Három-szurdok-gáténak. Emellett a grönlandi jégtömegveszteség a forgástengely Kanada felé történő eltolódásában jelentősen nagyobb szerepet játszik, és a nap hosszára gyakorolt hatása a becslések szerint nagyjából tízszerese annak, mint amikor a Három-szurdok-gátat először feltöltötték.
Felmerül a kérdés, miért számít mindez, ha a változások szinte felfoghatatlanul kicsik?
Azért, mert a műholdak irányításához és a bolygóközi szondák navigációjához az űrügynökségeknek rendkívüli pontossággal kell ismerniük a Föld orientációját és forgásidejét, és az ilyen finom eltolódásokat is be kell kalkulálniuk. Nem véletlen, hogy a másodpercet ma már nem a Föld forgásának egy törtrészeként határozzuk meg, hanem úgy, mint azt az időt, amely alatt egy céziumatom valamivel több mint kilencmilliárdszor rezeg.
A bolygó tehát továbbra is a mindennapok nagy órája marad, csak éppen a tudomány számára egyre nyilvánvalóbb: meglehetősen megbízhatatlan időmérő, és az emberi beavatkozások – legyenek építmények vagy a víz és jég eloszlásának átalakítása – ezt a képet tovább árnyalják.
(Forrás: BBC Science Focus, fotó: Wikimédia, Getty Images)
Ez is érdekelhet:
