دورة الليل والنهار على كوكب الأرض محددة بدقة، حيث تستمر كل دورة لمدة 24 ساعة قبل أن تبدأ الدورة التالية. هذا هو المقياس الذي نعيش به حياتنا، ملتزمين بدقة بقرع الساعة.
ومع ذلك، فإن الأرض ليست دقيقة. كوكبنا عبارة عن كرة ضخمة غير مستقرة تدور حول الشمس بسرعة مذهلة تصل إلى 107,000 كيلومتر (67,000 ميل) في الساعة، ويحيط بها قمر كبير يمارس جاذبية خاصة به. لذلك، فإن دوران الكوكب لا يلتزم تمامًا بالإطار الزمني البالغ 24 ساعة.
توجد العديد من التقلبات في طول يوم الأرض لها أسباب معروفة. ولكن على مدى عقود إلى آلاف السنين، لاحظ العلماء تقلبًا ضئيلًا في طول اليوم يصعب تحديده قليلاً.
الآن، يعتقد فريق من علماء الجيوفيزياء من ETH زيورخ في سويسرا أنهم وجدوا الإجابة في قلب الأرض الحديدي المنصهر، مع تغييرات صغيرة تؤثر على دوران الكوكب.
تساهم عدة تقلبات مختلفة في اختلافات طول يوم الأرض. واحدة منها تتعلق بحوالي 1.72 مللي ثانية لكل قرن نتيجة لجاذبية القمر و”ارتداد” قشرة الأرض ببطء حيث كانت الأنهار الجليدية القديمة تضغط عليها. يمكن أن تؤثر أيضًا أحجام المياه المتغيرة على دوران الأرض كما تفعل أحجام الجليد.
على نطاق العقود، تم ربط تقلب يتراوح بين 2 إلى 3 مللي ثانية بتدفقات كبيرة الحجم داخل “النواة السائلة للأرض”.
لكن هناك تقلب آخر يبلغ حوالي 3 إلى 4 مللي ثانية كل ألف عام، وأسبابه غير واضحة.
يتماشى توقيت هذا التقلب مع الحركة عند حدود النواة والوشاح؛ لكن محاولة سابقة عام 2006 لربط النموذج بالبيانات الملاحظة لم تكن ناجحة تمامًا.
كما يشير الباحثون من ETH زيورخ ، فقد تحسنت كل من تقنيات النمذجة النظرية وجمع البيانات الملاحظة بشكل كبير منذ ذلك الحين. لذا قرروا المحاولة مرة أخرى.
هذه ليست مهمة سهلة. لتحديد التقلب الصحيح بدقة ، كان الفريق بحاجة إلى طرح جميع التقلبات المعروفة الأخرى. وهذا يعني نمذجة شاقة لتحولات حجم الجليد والمياه وتحديد كيف تغير هذه التحولات دوران الأرض. يجب أيضًا أخذ تأثير جاذبية القمر ومرونة قشرة الأرض بعين الاعتبار. ما يتبقى بعد ذلك يمكن دراسته بعناية للبحث عن علامات تأثير النواة.
استخدم الباحثون شبكة عصبية بالإضافة إلى قياسات المجال المغناطيسي للأرض المستمدة من الصخور وقياسات حديثة للمجال المغناطيسي.
كما استخدموا ورقة سابقة قدمت تاريخاً شاملاً لدوران الأرض استناداً إلى بيانات الكسوف واختفاء القمر – عندما يحجب القمر كوكباً أو نجماً – يعود تاريخها حتى عام 720 قبل الميلاد.
تشير نتائجهم إلى أن تأثير تحولات كتلة الجليد والمياه كان أقل بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. علاوة على ذلك ، كانت التقلبات على مقاييس زمنية تمتد لآلاف السنين متوافقة مع نموذج مبسط للديناميكا المغناطيسية الهيدروديناميكية للنواة السائلة الخارجية للأرض .
هذا لا يعني أننا نستطيع إغلاق الفصل حول هذه اللغز الصغير . قياس شيء بهذه الدقة وتحديد سببه ليس بالأمر السهل ، وهناك بالتأكيد هامش للخطأ . تظهر نتائج الفريق أننا بحاجة للنظر بشكل أكثر دقة في كوكبنا إذا أردنا معرفة جميع التأثيرات الصغيرة التي تجعل دورانه يهتز . وسنحتاج مجموعة بيانات أكبر .
“تشير نتائجنا إلى أهمية الديناميات الداخلية للجيوفيزياء فيما يتعلق بتقلبات طول اليوم لفترات طويلة ، وخاصة بسبب الحركة السائلة في النواة الخارجية للأرض”، كما كتبوا في ورقتهم البحثية .
“ومع ذلك ، ومع وجود عيوب متبقية – بما في ذلك نقص نموذج مادي شامل يأخذ مختلف مكونات ديناميات النواة بعين الاعتبار - هناك دافع كبير لتحسين النماذج المتاحة حاليًا لنواة الأرض.”
تم نشر البحث في مجلة “رسائل الأبحاث الجيوفيزيائية”.
