low-light photo of sun
A nap hossza hatévente kissé ingadozik. Ez egy meglepő felfedezés volt a múlt évtizedben. Most már talán tudjuk, miért.

Az idő egységeink nem olyan állandóak, mint gondolnánk. A nap hossza attól függ, hogy mennyi idő alatt forog a Föld a tengelye körül. De mindenféle más dolgok is befolyásolják, hogy bolygónknak mennyi időbe telik ez. A más bolygókkal való gravitációs kölcsönhatások, az óceánokban és a légkörben zajló tevékenység, valamint a Föld magja és köpenye közötti szögimpulzuscsere mind-mind kis mértékben befolyásolják, hogy mennyi ideig tart a Földnek a forgása. Amire a tudósok nem számítottak, az az, hogy a nap hossza ide-oda ingadozik. A tudósok 2013-ban felfedezték, hogy a nap hossza hatéves ciklusban változik, alig több mint 0,1 milliszekundummal nő és csökken. Az ezredmásodperc töredéke nem tűnik soknak, de a tudósok mégis vakarni kezdték a fejüket.

A Dél-kaliforniai Egyetem kutatói a föld alatti szovjet atomkísérletekből származó régi szeizmikus adatokat vizsgálva találtak rá arra, hogy ez miért fordulhat elő. Az adatok különös dolgokat mutattak ki a Föld belső magjában - olyan eseményeket, amelyek talán megmagyarázzák, miért változik a nap hossza. Az 1940-es években a földfelszín felett teszteltek nukleáris fegyvereket. Szerencsére csak néhány évbe telt, mire az emberek rájöttek, hogy ez nagyon rossz ötlet. A tesztekből származó sugárzás és a radioaktív csapadék széles körben elterjedt, még Nevadából is eljutott egészen New Yorkig. Az 1960-as évek elejére a legtöbb ország úgy döntött, hogy a föld alatt végzi a teszteket, ahol a nukleáris sugárzást fel lehetett fogni.

A tesztek észlelésére és nyomon követésére számos szeizmikus rendszer épült világszerte. A szeizmikus tömbök olyan szeizmográfokat tartalmaznak, amelyeket olyan mintázatban helyeztek el, hogy nagyobb érzékenységet mutassanak mind a földrengésekre, mind a föld alatti nukleáris tesztekre. Ezek közé tartozott a Montanában található Large Aperture Seismic Array, azaz LASA. A LASA 1964-től 1978-ig működött, amikorra a föld alatti nukleáris kísérletek száma csökkent.
Évtizedekkel később az új tanulmány kutatói váratlan mintákat találtak a LASA által szolgáltatott adatokban. A LASA adatai egyedülállóak - a földrengésekből nyert modern szeizmikus adatok meg sem közelítik a LASA érzékenységét. Valójában a LASA 14 éves működése alatt a tudósok nem csak földrengéseket és nukleáris teszteket tudtak mérni - adatokat tudtak gyűjteni arról, hogy mi történik a Föld közepén.

A Föld belső magja körülbelül akkora, mint a Plútó. Ez egy szilárd gömb, amely főként vasból és nikkelből áll. Közvetlen megfigyelése nagy kihívás, ha nem lehetetlen. Ahhoz, hogy megértsük, mit csinál a Föld magja, a tudósok a szeizmikus hullámokra támaszkodnak. Ezek a bolygón áthaladva változtatják sebességüket és irányukat. Az atomfegyver-tesztekből származó szeizmikus adatok sokkal többet mondanak, mint a földrengési adatok önmagukban. A földrengések és a nukleáris robbanások különböző hullámtípusokat bocsátanak ki. Az egyik ilyen típus a P-hullámok. Más néven primer hullámoknak is nevezik őket, és a hanghullámokhoz hasonlóan viselkednek, összenyomják és kitágítják az anyagot, amelyen keresztül haladnak. Ahogy a P-hullámok elérik a Föld belső magját, visszaszóródhatnak.

Megmérték a magból visszasugárzott hullámok érkezési idejét az 1969 és 1974 között történt események esetében. A hullámok várható érkezési ideje a mag forgási sebességétől és forgásirányától függően változik. Az adatok azt mutatták, hogy a belső mag forgása valóban változni látszik. Nem csak ez - a forgás iránya valóban megfordult. Hogy megértsük, hogyan tudtak a kutatók arra következtetni, hogy a mag forgási iránya megváltozott, képzeljünk el egy delfint, aki a hanglokáció segítségével kiszúr egy halat. Hanghullámok sorozatát bocsátja ki, amelyek visszaverődnek a környezetében lévő tárgyakról. Ha egy hal a delfin felé mozog, a hanghullámok gyorsabb egymásutánban térnek vissza a delfinhez, mint ha a hal távolodik. Hasonló módon a Föld belsejében terjedő P-hullámok is gyorsabban térnek vissza, ha a mag a megfigyelő felé forog, mint távolodva.

A belső mag lehet a nap hosszának kulcsa. Korábban a tudósok úgy vélték, hogy a Föld belső magja valamivel gyorsabban forog, mint a kéreg. Ez az oszcilláció körülbelül hatéves periódusú. És ez magyarázatot adhat arra, hogy miért változik kissé a nap hossza ebben az időszakban. Ennek a forgásfordulatnak a megértéséhez a szerzők egy egyszerű modellt állítanak fel, amely magában foglalja a köpeny és a mag közötti gravitációs kölcsönhatást, valamint azokat a topográfiákat, ahol a mag találkozik a köpennyel, és ahol a belső mag a külső maggal. Ha a belső mag más sebességgel forog, mint a köpeny és a kéreg, akkor a kettő között szögimpulzuscsere jön létre. Az úgynevezett eltérő forgási szög megfelel a naphossz változásának. Bár nem ez az egyetlen lehetséges magyarázat, a kutatók azt javasolják, hogy az irányváltás valóban segít megmagyarázni az időbeli változásokat. Könnyen lehet, hogy ennek a tudományos rejtélynek a magyarázata mindvégig az orrunk előtt volt.

(Forrás: BigThink)


A figyelmetekbe ajánljuk