Miért nem pontosan 24 óra egy nap? A válasz a Föld mélyén rejlik

A legtöbb ember számára a nap egy rögzített, 24 órás időtartamot jelent, ám a valóságban a Föld forgása korántsem tökéletesen állandó. Az ScienceDaily beszámolója szerint a különbség ugyan apró, mindössze ezredmásodpercekben mérhető, a fizikusok azonban képesek kimutatni ezeket az eltéréseket. Idővel egyes napok valamivel rövidebbé vagy hosszabbá válnak, ami a bolygó mélyén végbemenő finom változásokra vezethető vissza.

A mag és a köpeny lendületcseréje

A tudósok már körülbelül három évtizede tisztában vannak azzal, hogy a Föld folyékony külső magja nem mindig azonos sebességgel forog. A bolygó mágneses terében bekövetkező változások rávilágítottak arra, hogy a folyékony mag több évtized alatt fokozatosan felgyorsulhat, majd a következő évtizedekben lelassulhat. Ezzel párhuzamosan a köpeny – az a körülbelül 3000 kilométer vastag, sziklás réteg, amely a kérget is magában foglalja – ellentétes irányban reagál.

Amikor a mag felgyorsul, a köpeny kissé lelassul, és fordítva. Ez a folyamatos lendületcsere azért történik, mert a Föld teljes perdületének állandónak kell maradnia. Még a köpeny forgásában bekövetkező nagyon apró változások is elegendőek ahhoz, hogy néhány ezredmásodperccel módosítsák a nap hosszát.

Rejtett gravitációs vonzás a bolygó belsejében

A kutatók régóta keresték a választ arra, pontosan hogyan cserélnek forgási lendületet a mag és a köpeny rétegei. A Nature folyóiratban szeptember 23-án megjelent új tanulmányban Huifeng Zhang, az Albertai Egyetem fizika szakos doktorandusza és Mathieu Dumberry professzor egy lehetséges magyarázattal szolgáltak. Munkájuk kimutatja, hogy a Föld belső magjának – a bolygó középpontjában található szilárd régiónak – a forgási sebességében bekövetkező apró változások úgynevezett „gravitációs nyomatékot” hozhatnak létre.

Mivel a belső mag nem tökéletesen gömb alakú, mozgásának változásai gravitációs kölcsönhatásba léphetnek a köpenyben lévő egyenetlen tömegeloszlással. Ez a kölcsönhatás kismértékben megváltoztathatja a köpeny forgási sebességét, ami végső soron a nap hosszának apró ingadozásait eredményezi.

Versengő erők irányítják a forgást

A mag és a köpeny határán egy másik erő is érvényesül, amelyet mag-köpeny határnyomatéknak neveznek. Ez súrlódást és elektromágneses ellenállást hoz létre, amely ellensúlyozza a gravitációs vonzást. Ez az ellenállás segít korlátozni, hogy a Föld naphosszának változása milyen mértékű lehessen. A kutatók szerint a megfigyelt apró eltérések a gravitációs nyomaték és a mag-köpeny határnyomaték közötti egyensúly finom eltolódásaiból adódnak.

A vizsgálatok alapján a belső mag a vártnál dinamikusabbnak tűnik. Zhang és Dumberry szerint a belső mag körülbelül 10 éves időskálán „viszkózusan deformálódik”, ami arra utal, hogy a Föld legmélyebb belseje sokkal dinamikusabban változtathatja alakját és reagálhat az erőkre, mint azt szilárd összetétele alapján korábban feltételezték. Ez a felfedezés új távlatokat nyit a bolygó belső dinamikájának megértésében, és segíthet pontosabb modelleket alkotni a Föld forgási jellemzőiről a jövőben.