لماذا يمتد يوم الأرض إلى 24 ساعة وكيف منعته الشمس من أن يصبح أطول؟

الجمعة - 14 يوليو 2023 - الساعة 09:58 ص بتوقيت العاصمة عدن

"عدن سيتي" متابعات

يبلغ طول يوم الأرض 24 ساعة فقط، وذلك بفضل التوازن المؤقت بين قوى المد والجزر للجاذبية من القمر والشمس.
فعندما تشكل القمر منذ نحو 4.5 مليار سنة، ربما بفضل اصطدام هائل، كان أقرب بكثير إلى الأرض مما هو عليه الآن، وكان كوكبنا يدور بشكل أسرع بكثير، ويبلغ طول يومه أقل من 10 ساعات.

ومنذ ذلك الحين، يتحرك القمر تدريجيا نحو الخارج، ويسرق بعض الزخم الزاويّ للأرض (ميل الأرض)، ما أدى إلى تباطؤ دوران كوكبنا. وفي الزمن الحالي، كما نعلم جميعا، يستمر اليوم على الأرض 24 ساعة.

ومع ذلك، بالمعدل الذي يتحرك به القمر بعيدا عنا، والذي يُقاس بـ3.78 سم (1.49 بوصة) سنويا عن طريق التجارب باستخدام عاكسات الليزر التي تركها رواد الفضاء من أبولو على القمر، يفترض أن يكون كوكبنا تباطأ إلى درجة وصول طول اليوم إلى 60 ساعة.

إذن من أين جاء التباطؤ؟

علماء الفلك من جامعة تورنتو وجامعة بوردو، بقيادة هانبو وو من تورنتو، لديهم الآن إجابة. فقد أوضح الفريق أن كل ذلك مرتبط بالتوازن في عزم الدوران الناتج عن المد والجزر الحراري في الغلاف الجوي للأرض والمد والجزر العائدين للجاذبية المنبثقة من القمر.

وكما نعلم، فإن جاذبية القمر تسحب محيطات الأرض، ما يؤدي إلى ارتفاع المد والجزر على جوانب متقابلة من الكوكب حيث يتبع انتفاخُ المحيط القمرَ حول كوكبنا.

وزيادة الكتلة في انتفاخ المد والجزر في المحيط تعني أن جاذبية القمر تسحبها أكثر، وإلى جانب تأثيرات الاحتكاك بين المد والجزر في المحيط وقاع البحر، فإن النتيجة النهائية هي تباطؤ دوران الأرض بنحو 1.7 ميلي ثانية كل قرن.

ومع ذلك، فإن المد والجزر الحراري في الغلاف الجوي للأرض قادر على مواجهة تأثير الانهيار هذا إذا دخلت الفترة التي يتردد فيها الرنين (التردد الذي تتحرك به الموجات عبر الغلاف الجوي) حول الكوكب في الرنين مع دوران الأرض. وتتحكم درجة حرارة الغلاف الجوي في سرعة الموجات الحرارية، ومع ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي، تتضخم، ما يخلق نوعا آخر من الانتفاخ.

وقال نورمان موراي من المعهد الكندي للفيزياء الفلكية النظرية بجامعة تورنتو في بيان: "ينتج ضوء الشمس أيضا مدا وجزرا في الغلاف الجوي بنفس أنواع الانتفاخات. وتسحب جاذبية الشمس هذه الانتفاخات الجوية، وتنتج عزما على الأرض، ولكن بدلا من إبطاء دوران الأرض مثل القمر، فإنها تعمل على تسريعه".

وبالنسبة لمعظم تاريخ الأرض، كان المد والجزر القمري أقوى بعشر مرات من المد والجزر الحراري، ما أدى إلى تباطؤ دوران الأرض.

ومنذ نحو 2.2 مليار سنة، بدأ المد والجزر الحراري في السفر حول الأرض لمدة 10 ساعات تقريبا، بينما كان طول النهار على الأرض 19.5 ساعة.

وبعبارة أخرى، كان المد والجزر الحراري ينتقل حول الأرض مرتين لكل دوران فردي للأرض على محورها، وهو صدى قدره 1:2.

وأدى هذا الرنين إلى تضخيم المد والجزر الحراري، لذلك نما انتفاخ الغلاف الجوي وأصبح سحب الشمس كبيرا بما يكفي لمطابقة القمر.

ونتيجة لذلك، بدأ تباطؤ دوران الأرض بفعل المد والجزر في موازنته من خلال التسريع الناتج عن المد والجزر الحراري.

وخلال تلك الفترة الطويلة بين 2.2 مليار سنة و600 مليون سنة، لم يستمر طول يوم الأرض في التباطؤ، بل ظل عند 19.5 ساعة.

وفي النهاية، خرجت قوّتا المد والجزر عن التزامن، وعلى مدى الـ 600 مليون سنة الماضية بدأ دوران الأرض في التباطؤ مرة أخرى. وبلغ طول اليوم 24 ساعة، بينما يستغرق المد والجزر الحراري 22.8 ساعة للتنقل حول الأرض.

وعلى الرغم من أن القياسات الأخيرة وجدت أن دوران الأرض يتسارع بشكل طفيف، فمن المحتمل ألا تعود الأرض على المدى الطويل إلى أيام قوى المد والجزر التي توازن بعضها. وبدلا من ذلك، يمكن أن يؤدي تغير المناخ إلى تحريك المد والجزر الحراري بعيدا عن التزامن مع دوران الكواكب، ما يزيد من تأثير المد والجزر على إبطاء الكوكب.

وقال موراي: "بينما نزيد درجة حرارة الأرض مع الاحتباس الحراري، فإننا أيضا نجعل تردد الرنين هذا يتحرك أعلى - فنحن نحرك غلافنا الجوي بعيدا عن الرنين. ونتيجة لذلك، هناك عزم دوران أقل من الشمس، وبالتالي فإن طول اليوم سوف يزداد في وقت أقرب مما كان يمكن أن يحدث".

نشرت النتائج في مجلة Science Advances.

المصدر: سبيس