- Dėl pasaulinio atšilimo kylantis jūros lygis lėtina Žemės sukimąsi ir ilgina dienas.
- Nuo 2000 iki 2020 metų dienos ilgis ilgėjo 1,33 milisekundės per šimtmetį – tai precedento neturintis atvejis per pastaruosius 3,6 milijono metų.
- Mokslininkai sujungė jūrų fosilijas ir pažangius tikimybinius modelius, kad rekonstruotų jūros lygio ir rotacijos ryšį.
- Artėjant amžiaus pabaigai, orų poveikis galėjo pranokti Mėnulio įtaką, paveikdamas navigacijos sistemas ir ekstremalius laiko pokyčius.
Klimato krizė ne tik šildo atmosferą, tirpdo ledynus ir kelia jūros lygį: ji taip pat subtiliai, bet išmatuojamai keičia Žemės sukimosi greitį . Pastaraisiais dešimtmečiais dienos ilgėjo tokiu greičiu, kokio, remiantis turimais įrodymais, nebuvo matyti milijonus metų.
Už šio poveikio slypi, visų pirma, pagreitėjęs ledo tirpimas ašigaliuose ir ledynuose , kuris perskirsto didžiules vandens mases iš poliarinių regionų į vandenynus ir taip pakeičia planetos sukimosi „pusiausvyrą“. Nors šie vos milisekundžių trukmės pokyčiai kasdieniame gyvenime nepastebimi, mokslui ir technologijoms jie reiškia gilų pokytį.
Planeta, kuri sukasi vis lėčiau ir lėčiau
Naujame tyrime, kuriam vadovavo Mostafa Kiani Shahvandi iš Vienos universiteto (Austrija) ir Benedikt Soja iš ETH Ciuricho (Šveicarija), daroma išvada, kad nuo 2000 iki 2020 metų dienos trukmė ilgėjo 1,33 milisekundės per šimtmetį greičiu . Šis, atrodytų, mažas skaičius yra nepaprasta anomalija, palyginti su natūraliais geologinės praeities ciklais.
Moksliniame žurnale „ Journal of Geophysical Research: Solid Earth“ paskelbtame tyrime teigiama, kad per pastaruosius 3,6 milijono metų panašaus rekordo nebuvo . Tik vienas epizodas buvo nustatytas maždaug prieš du milijonus metų su panašiu tempu, tačiau net ir tada pokyčių tempas nepasiekė pastaraisiais dešimtmečiais stebėto masto.
Fizine prasme pagrindinis mechanizmas yra gana paprastas: tirpstant daliai žemyninio ledo ir ledynų , vanduo juda į vandenynus ir daugiausia kaupiasi žemesnėse platumose, arčiau pusiaujo. Šis masės persiskirstymas padidina planetos inercijos momentą ir dėl kampinio momento tvermės dėsnio sukimasis šiek tiek sulėtėja, todėl diena pailgėja.
Tyrėjai pabrėžia, kad šis šiuolaikinės klimato kaitos poveikis papildo kitus žinomus veiksnius, tokius kaip gravitacinė sąveika su Mėnuliu ir Saule , kurie tradiciškai buvo pagrindiniai Žemės sukimosi lėtėjimo veiksniai. Naujas atradimas yra tas, kad dabartiniame scenarijuje klimato indėlis pradeda įgyti netikėtą svorį.
Kaip pats Soja perspėja, jei visą šį amžių išliks aukštas šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo lygis, visuotinio atšilimo poveikis dienos trukmei iki XXI amžiaus pabaigos gali pranokti Mėnulio įtaką . Tai būtų pirmas kartas, kai tiesiogiai su žmogaus veikla susijęs veiksnys dominuotų tokiame esminiame Žemės sistemos fiziniame parametre.
Jūrų fosilijų praeities skaitymas siekiant suprasti dabartį
Norėdama palyginti dabartinių pokyčių tempą su tolimos praeities pokyčiais, komanda naudojo daugiadisciplinį metodą, apjungiantį mikropaleontologiją ir pažangų klimato modeliavimą . Užuot vien pasiremę šiuolaikiniais stebėjimais, autoriai siekė atkurti, kaip jūros lygis ir Žemės sukimasis keitėsi per milijonus metų.
Atskaitos taškas buvo bentosinių foraminiferų – mažyčių jūrinių organizmų, gyvenančių vandenyno dugne ir kurių cheminė sudėtis atspindi vandens sąlygas tuo metu, kai formavosi jų kriauklės – fosilijos. Analizuojant šias liekanas, galima daryti išvadą apie senovės jūros lygio svyravimus ir, tuo pačiu, žemyninių ledo dangų judėjimo ir traukimosi epizodus.
Analizuodami foraminiferų cheminę sudėtį , mokslininkai nustatė, kaip masė buvo perskirstyta tarp vandenynų ir žemynų skirtingais praeities laikotarpiais. Ši informacija, kartu su fiziniais planetos sukimosi modeliais, leido jiems įvertinti istorinius dienos trukmės pokyčius.
Norėdama paversti šią sudėtingą paleoklimatinių duomenų dėlionę konkrečiais skaičiais, komanda panaudojo tikimybinį gilaus mokymosi modelį , pritaikytą dideliems neapibrėžtumams ir netiesiniams ryšiams valdyti. Šis metodas leido jiems geriau kiekybiškai įvertinti paklaidų ribas ir atskirti, kuri stebimų pokyčių dalis gali būti priskirta klimatui, o kuri – kitiems geofiziniams procesams.
Analizėje daugiausia dėmesio skirta kvartero periodui – geologinei erai, apimančiai pastaruosius 2,6 milijono metų ir kuriai būdingi vienas po kito einantis apledynėjimas ir tarpledynmetis. Per šiuos ciklus ledo dangų plėtimasis ir traukimasis jau sukėlė jūros lygio ir, atitinkamai, Žemės sukimosi pokyčius. Tačiau modeliai neaptinka tokio didelio ir greito pagreičio, koks yra dabartinis nuo plioceno pabaigos , maždaug prieš 3,6 milijono metų.
Atsižvelgiant į tai, neseniai įvykęs 1,33 milisekundės padidėjimas per šimtmetį aiškiai viršija rekonstruotus natūralius pokyčius. Kiani Shahvandi ir jos komandai iškasenų duomenų, klimato modelių ir pažangių statistinių metodų derinys sustiprina mintį, kad antropogeninis visuotinis atšilimas stumia Žemės sistemą iš įprastų modelių.
Žmogaus pėdsakas planetos laikrodyje
Viena iš pagrindinių tyrimo žinučių yra ta, kad žmogaus ranka nebėra juntama ne tik tokiuose rodikliuose kaip vidutinė temperatūra ar ledynų traukimasis, bet ir pagrindiniuose fiziniuose parametruose, tokiuose kaip planetos sukimosi greitis . Sojos žodžiais tariant, „sparčiai ilgėjanti diena reiškia, kad šiuolaikinės klimato kaitos greitis neturi precedento nuo plioceno pabaigos “.
Autoriai teigia, kad dabartinio jūros lygio kilimo ir dėl to ilgėjančios dienos negalima paaiškinti vien natūraliais ciklais . Paleoklimatinių duomenų ir pastarųjų dešimtmečių stebėjimų neatitikimas rodo, kad, palyginti su kitais geofiziniais procesais , dominuoja šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas, susijęs su pramone, transportu, elektros energijos gamyba ir kitais ekonomikos sektoriais.
Šia prasme tyrimas papildo vis daugiau įrodymų, apibūdinančių dabartinį laikotarpį kaip laikotarpį, kai žmogaus veikla savo mastu konkuruoja su geologiniais ir astronominiais procesais . Tai, kad žmogaus sukelto klimato įtaka Žemės sukimuisi gali prilygti Mėnulio įtakai, rodo, kiek buvo destabilizuota kai kuri ilgalaikė pusiausvyra.
Nors šie pokyčiai matuojami tūkstantosiomis sekundės dalimis , tyrėjai tvirtina, kad tai nėra teorinis įdomumas be pasekmių. Kaupiamieji sukimosi pokyčiai gali priversti koreguoti laiko apibrėžimą ir matavimą planetų mastu, o tai jau prasidėjo, kai atominiuose laikrodžiuose buvo įvestos vadinamosios „keliamosios sekundės“.
Tyrime taip pat pabrėžiama, kad tokio tipo „nematomus“ klimato kaitos padarinius galima aptikti tik naudojant labai tikslius stebėjimo tinklus ir sudėtingus modelius . Europai ir Ispanijai, kuriose yra pirmaujančios geodezijos, astronomijos ir klimato mokslo institucijos, tokio pobūdžio darbas atveria duris stiprinti tarptautinį bendradarbiavimą ir plėtoti naujus Žemės sistemos stebėjimo pajėgumus.
Poveikis navigacijai, aukštosioms technologijoms ir laiko matavimui
Be mokslinio susidomėjimo, autoriai pabrėžia, kad Žemės sukimosi lėtėjimas turi praktinių pasekmių . Sektoriai, kurie priklauso nuo itin tikslios sinchronizacijos, pavyzdžiui, kosminė navigacija , pasaulinės padėties nustatymo sistemos (GPS, „Galileo“ Europoje) ir aukšto dažnio ryšys , turi tiksliai žinoti, kaip keičiasi dienos trukmė.
Pavyzdžiui, kosminėje navigacijoje palydovų ir zondų trajektorijos apskaičiuojamos atsižvelgiant į tikslią Žemės padėtį ir sukimąsi. Vos milisekundžių paklaidos, susikaupusios per daugelį metų, gali virsti reikšmingais nukrypimais, jei nebus ištaisytos naudojant atnaujintus modelius. Tas pats pasakytina ir apie atominius laikrodžius, kurie rodo oficialų laiką ir turi būti koreguojami, kai planetos sukimasis tampa nesinchroniškas su griežtai fiziniu jos apibrėžimu.
Tyrėjai nurodo, kad didelių išmetamųjų teršalų kiekių scenarijaus atveju klimato poveikis dienos ilgiui iki amžiaus pabaigos galėtų viršyti Mėnulio indėlį į dienos ilgį . Dėl to reikėtų dažniau peržiūrėti koordinuotojo pasaulinio laiko (UTC) koregavimo sistemas ir patobulinti kosmoso agentūrų, palydovų valdymo centrų ir metrologijos organizacijų naudojamus modelius.
Europoje, kur tokie žvaigždynai kaip „Galileo“ atlieka pagrindinį vaidmenį navigacijoje, transporte ir avarinėse tarnybose, tikslus Žemės sukimosi stebėjimas jau yra įvairių mokslinių agentūrų darbo dalis. Šis naujas tyrimas pateikia papildomų argumentų, kodėl klimato kaitos poveikį reikėtų integruoti į kritinės infrastruktūros planavimą ir ilgalaikį technologinių rizikų valdymą.
Apskritai šis atradimas sustiprina požiūrį, kad visuotinis atšilimas nėra vien tik ekstremalių temperatūrų, sausrų ar intensyvių oro reiškinių klausimas. Jis keičia pačią fizinę planetos „architektūrą“ – nuo vandenynų ir poliarinių ledo kepurių elgesio iki sukimosi apie savo ašį.
Tai, kad dėl žmogaus veiklos kylantis jūros lygis gali paveikti tokį esminį dalyką kaip dienos trukmė, pabrėžia dabartinės klimato krizės mastą. Šis Žemės sukimosi sulėtėjimas toli gražu nėra nereikšminga detalė, jis susieja kasdienį gyvenimą, kurį valdo laikrodžiai ir tvarkaraščiai, su milžiniško masto geologiniais ir astronominiais procesais, primindamas mums, kad visa planeta reaguoja į mūsų išmetamus teršalus.
