Dan ima 24 ur. Vsaj tako kažejo naše ure. Toda Zemlja ni popoln časomerilec – hitrost njenega vrtenja se rahlo spreminja, nova raziskava pa kaže, da se za delom teh skoraj neopaznih odstopanj skrivajo procesi tisoče kilometrov pod našimi nogami.

Prikaz Zemljine notranjosti z jedrom globoko pod površjem. (slika: Dnevne Novice / AI ilustracija)

Ura kaže 24 ur, Zemlja pa razkriva drugačno zgodbo

Dan razdelimo na 24 ur, 1.440 minut oziroma 86.400 sekund. V naravi pa ta meja ni povsem nespremenljiva. Zemlja se okoli svoje osi ne vrti vedno z enako hitrostjo, zato se nekoliko spreminja tudi dolžina dneva.

Človek teh razlik ne more občutiti, dovolj natančne meritve pa jih zaznajo. Nova raziskava, objavljena v znanstveni reviji Nature, se je osredotočila na spremembe, ki se pojavljajo skozi desetletja. Raziskovalca Huifeng Zhang in Mathieu Dumberry z Univerze v Alberti sta odgovor iskala globoko v notranjosti planeta.

Njuno modeliranje kaže na pomembno vlogo gravitacijskega navora med notranjim jedrom in plaščem. Gibanje različnih delov Zemljine notranjosti je povezano z drobnimi spremembami vrtenja plašča, kar se lahko pokaže tudi v dolžini dneva.

Govorimo o tisočinkah sekunde

Spremembe niso tako velike, da bi zaradi njih opazili razliko na uri. Govorimo o nekaj milisekundah, raziskava pa se ukvarja z nihanji, ki potekajo skozi več desetletij.

Zhang in Dumberry sta analizirala obdobje med letoma 1964 in 2019. Rezultati njunega modeliranja kažejo, da k tem nihanjem pomembno prispeva gravitacijski navor med notranjim jedrom in plaščem. Elektromagnetne in topografske sile na meji med jedrom in plaščem medtem delujejo v nasprotni smeri.

To pa ne pomeni, da zaradi tega Zemljini dnevi postajajo vedno daljši. Raziskava opisuje nihanja: vrtenje se skozi daljša obdobja nekoliko spreminja, zato je lahko nekoliko drugačna tudi dolžina dneva.

Zemlja se ne vrti kot ena sama toga krogla

Pod skorjo leži približno 2.900 kilometrov debel plašč. Še globlje je tekoče zunanje jedro, v samem središču planeta pa trdno notranje jedro.

Posamezni deli Zemljine notranjosti se ne vrtijo vedno povsem usklajeno. Med njimi se izmenjuje vrtilna količina, zato lahko spremembe enega dela vplivajo na drugega. University of Alberta, kjer delata avtorja raziskave, pojasnjuje, da se lahko sprememba hitrosti vrtenja plašča pokaže kot nekoliko daljši ali krajši dan.

Toda kako ugotoviti, kaj se dogaja več tisoč kilometrov pod površjem, če tja ne moremo poslati merilnega instrumenta?

Raziskovalci se zato opirajo na posredne meritve. Zhang in Dumberry sta podatke o vrtenju notranjega jedra povezala z modeli gibanja tekočega zunanjega jedra, pri rekonstrukciji procesov v njem pa so pomembne tudi spremembe Zemljinega magnetnega polja. Nato sta preverjala, katere sile najbolje pojasnijo izmerjena nihanja dolžine dneva.

Pri tem je pomembna meja med meritvami in sklepanjem. Spremembe Zemljinega vrtenja je mogoče zelo natančno spremljati, procesov med notranjim jedrom in plaščem pa raziskovalca nista neposredno opazovala. Njuno vlogo kaže fizikalno modeliranje.

Na Zemljino uro vpliva še marsikaj

Jedro ni edini razlog, da dolžina dneva ni vedno popolnoma enaka. Na vrtenje planeta vplivajo tudi atmosfera, oceani, plimovanje in prerazporejanje mase.

NASA pojasnjuje, da lahko atmosferska gibanja na krajših časovnih skalah vplivajo na dolžino dneva za milisekunde. Na zelo dolgih časovnih skalah je pomembna tudi Luna, saj plimske interakcije postopoma zavirajo Zemljino vrtenje.

Številka 24 ur zato ne pomeni, da Zemlja vsak obrat opravi do zadnje tisočinke sekunde enako hitro. Za naše vsakdanje življenje razlika nima praktičnega pomena, pri natančnem spremljanju vrtenja planeta pa jo je mogoče zaznati.

Tudi za preprostimi predstavami o dolžini dneva se skriva več podrobnosti, kot se zdi na prvi pogled. Ob jesenskem enakonočju smo na Dnevnih Novicah že pojasnili, zakaj dan in noč niti takrat v resnici nista povsem enako dolga.

Zakaj je nekaj milisekund tako zanimivih?

Ker znanstvenikom ponujajo še en način raziskovanja dela planeta, do katerega nimamo neposrednega dostopa. Procesov v notranjem jedru ne morejo spremljati z instrumentom na kraju samem, lahko pa izjemno natančno merijo vrtenje Zemlje.

Dolžina dneva je ena od takšnih meritev. Če se njena večdesetletna nihanja ujemajo s tem, kar napovedujejo fizikalni modeli notranjosti planeta, dobijo geofiziki dodatne informacije, s katerimi lahko preverjajo svoje razumevanje Zemljine notranjosti.

Za naše ure gre za skoraj neopazne razlike. Za raziskovalce pa so prav takšne meritve eden od načinov, kako izvedeti več o procesih globoko pod površjem.

Človek teh drobnih sprememb ne občuti, znanstvenikom pa pomagajo sestavljati natančnejšo sliko Zemljine notranjosti.