יום על כדור הארץ אינו תמיד בדיוק 24 שעות, והמחקרים החדשים מש illustration מגלה סיבה נסתרת הממוקמת אלפי קילומטרים מתחת לרגלינו. מחקר שפורסם ב-23 בספטמבר במגזין Nature מסיק כי משיכת כבידה הנוצרת בין הליבה הפנימית הקשה והיציבה של כדור הארץ לבין מעטפת הסלעים שמסביב היא הגורם המרכזי לשינויים קטנים באורך היום שמתרחשים לאורך תקופות של עשרות שנים.
השינויים הם זעירים מאוד — מספר מילישניות בלבד — אך מדענים מצליחים למדוד אותם בדיוק מרבי. גוף המחקר הגיאופיזי ידוע מזה כ-30 שנה שהליבה והמעטפת מחליפות באופן תקופתי את תנועת הסיבוב שלהן, אך המנגנון שמאחורי ההחלפה הזו היה נתון במחלוקת. המחקר החדש מצביע על כך ששיתוף הפעולה בין שני חלקי כדור הארץ מתווך על ידי כוחות הכבידה, ומהות העניין רבה משמשות בקרבת ההבנה של איך תפקודי כדור הארץ, כולל מדידת הזמן והמחקר האסטרונומי, מושפעים משינויים אלו.
כדור הארץ הסוגר את עצמו סביב הזמן, אך אינו מדויק תמיד
כדור הארץ אינו מסתובב בכל זמן באותו קצב. שינויים בשדה המגנטי של הכוכב מראים כי הליבה החיצונית הזורמת שלו מואצת לאורך עשרות שנים, ואז מאטה באותן תקופות, על פי תיאור הרפרנט של אוניברסיטת אלברטה, שם נערך המחקר. כשהליבה המוצקה מואצת, המעטפת האטומה מואטת במעט, והיום הופך ל slightly יותר ארוך. כשהליבה מאיטה, המעטפת מואצת וכתוצאה מכך היום מתקצר קצת יותר. תהליך זה קורה כיוון שכדור הארץ חייב לשמור על שימור תנע הזוויתי הכולל שלו, כלומר, ההפרשים הם תוצאה של איזון עדין.
הסטודנט לדוקטורט בפיזיקה, הויפנג Zhang, והפרופסור מתיו דומברי, חיפשו את הכוח האמיתי שמצליח להעביר תנע זה. Zhang הסביר ל-Interesting Engineering שהמטרה הייתה לבדוק את הכוחות הפועלים, בעוד שמדענים כבר ידעו שהשינויים הם תוצאה של תהליך הקשור לליבה, אך המנגנון שעדיין לא הובהר במלואו.
כוח הכבידה בליבת כדור הארץ
התשובה, לדברי החוקרים, נמצאת בצורה של הליבה הפנימית. הליבה הפנימית היא לא כדור מושלם. כאשר תנועתה משתנה, מסת החלקים הלא אחידה שלה זזה ביחס לאזורים העמוקים במעטפת הסלעים שמעליה. כבידה מושכת את שני החלקים חזרה לעבר קירוב, וכוח זה, שנקרא torque כבידתי, מאיץ או מאט את תנועת המעטפת.
בנוסף, קיימות השפעות הפועלות נגד זה. בנקודת המפגש בין הליבה למעטפת, חיכוך ומומנט אלקטרומגנטי יוצרים כוח הקרוי "כוח מתניה בין הליבה למעטפת", שמונע מהמשיכת הכבידה להיות חזקה מדי ומגבילה את השינויים באורך היום. השינויים הקטנים שנצפו באורך היום הם תוצאה של שינויים עדינים באיזון בין הכוחות הללו.
Zhang ציין כי, כפי שמדווח ב-Nature, גם קיימת אפשרות שהליבה הפנימית משנה את צורתה לאט לאט. על פי מחקריהם, שצופים שינויים לאורך כקושי של כעשר שנים, זהו התנהגות בלתי צפויה של כדור ברזל מוצק.
הוכחות מובהקות עם גבולות ברורים
המחקר עובר ביקורת עמיתים, אבל הוא מבוסס על מודלים מתמטיים. החוקרים בדקו שילובים שונים של הכוחות הפועלים, תוך השוואה לרשומות של תנועת כדור הארץ לאורך כ-60 שנה, ומודל שהשיל את כוח הכבידה בתור הכוח המשפיע ביותר התאמה את התוצאות לתצפיות בשטח באופן הטוב ביותר.
זו ראיה חזקה מאוד, אך היא מבוססת על ניתוח מופשט ואיננה תיעוד ישיר—לא כל מכשיר יכול לעקוב אחר תנועת הליבה הפנימית. התנועות מופגות משבירות גל סיסמיים, אך תחזיות אלו עלולות להיות מלוות בחלקן באי-ודאות והן עדיין נקודות לדיון בקרב סיסמולוגים.
המחקר גם עוסק בשינויים שנמשכים עשרות שנים — לרוב, שינויים קצרים יותר נגרמים בעיקר מאווירה וסדרות אוקיינוסים, בעוד שהמחקר הזה מנסה להבין האם תהליכים עמוקים יותר בכדור הארץ אחראים גם למחזור של כ-6 שנים באורך היום.
בפירוש נרחב יותר, נמצא תהליך אחר שנמשך מיליוני שנים: אגדת הגאות-שפל שהשמש והירח יוצרים, אט אט מאריכה את אורך היום של כדור הארץ במשך מיליוני שנים. גם תהליך זה שונה מהשינויים הקטנים והשוליים שמדווחים במחקר זה, שמתרחשים לאורך עשרות שנים בלבד. הממצאים החדשים לא משנים את התמונה הרחבה של התפתחות כדור הארץ בטווח הארוך.
אין כל סימן בסיכום הממצאים כדי להצביע על סיכון כלשהו לתושבים. השינויים הם זעירים—כמה אלפיות השנייה—והם מתרחשין לאט, כך שרוב ככלם אינם נראים בפני השטח בחיי היומיום.
מילישניות שמפוגגות בגלאים ובתשדורים לוויינים
אפילו כמה מילישניות מצטברות לדיוק רב במכשירים טכנולוגיים. שעונים אטומיים שומרים על מדויק יותר מכל תנועת כדור הארץ, ולכן, מאז 1972, מוסיפים מדי פעם שניות leap לשעון הבינלאומי כדי לכוונן את השעה במדויק יותר. בשנת 2022, הגוף המוסמך למדידת זמן הכריז על הפסקת הוספת השניות הללו עד לשנת 2035 לפחות, מכיוון שכדור הארץ קשה לחיזוי בדיוק תנועתו.
שיפורים במודלים של הכוחות העמוקים שפועלים בתוך כדור הארץ עשויים בעתיד לאפשר חיזוי לטווח ארוך יותר של תנועת הכוכב, אך במחקר זה אין טענה שהושגו תחזיות כאלה. Zhang מצפה שאבן-הדרך הבאה תהיה בשילוב תוצאות משופרות של תצפיות על הליבה הפנימית יחד עם מדידות מתמשכות של תנועת כדור הארץ—כדי לבדוק את ההסבר הכבידתי באמצעים חדשים, ולא רק על בסיס ההיסטוריה.
עבור הזמן המוחשי, המסקנה היא פשוטה: שעון המראה 24 שעות מעודכן על פי הזמן האטומי, בעוד שכדור הארץ שומר על הזמן שלו כביכול בצורה בלתי מושלמת, חלקו בזכות החלפה כבידתית איטית שמתרחשת עמוק מתחת לפני הקרום.
מה שמעניין את הקוראים
האם יום על כדור הארץ תמיד בדיוק 24 שעות?
לא באופן מדויק. אורכו של יום משתנה במעט, במיליוניות של שנייה, שכן תנועת הכדור אינה יציבה תמיד.
מה מצא המחקר החדש?
שמחברי המחקר מאוניברסיטת אלברטה סיכמו שכוח כבידתי בין הליבה הפנימית היציבה והאזורים העמוסים במעטפת הוא הגורם המרכזי לשינויים באורך היום שנמשכים עשרות שנים.
כמה גדולים השינויים?
הם מגיעים למספר מילישניות והתרחשים לאורך עשרות שנים, ואינם ניתנים להבחנה בחיי היומיום.
האם יש בכך סכנה?
שום דבר אינו מצביע על סכנה. השינויים קטנים מאוד, ואין לכך השפעה על בטיחות או שגרה יומיומית.
מדוע מדענים מייחסים חשיבות למילישניות?
מדידה מדויקת של תנועת כדור הארץ חיונית לתזמון העולם, ניווט לווייני ואסטרונומיה, ולכן מאז 1972 נוספו שורות של שניות leap לשעונים למדידת זמן עולמית.
האם ההסבר מאושר?
זוהי במחקר מודלי שיקוף בפיקוח עמיתים שמתאימים היטב ל-60 השנים של תיעוד תנועת כדור הארץ, אך תנועת הליבה מפוענחת באופן עקיף, ולכן יידרשו נתונים נוספים לבדיקה מחודשת של התוצאות.
