הפשרת הקרח בקטבים ועליית פני הים מאיטות את קצב הסיבוב של כדור הארץ והפכו לגורם מרכזי בשינוי משך היממה
סליחה, מה השעה? מסתבר שהתשובה עולה על כל דמיון. שני מחקרים חדשים מראים שהפשרת הקרחונים ועליית פני הים, שהן תוצאות של משבר האקלים, הן משמעותיות עד כדי כך שהן משנות את קצב הסיבוב של כדור הארץ ואת השעה המוסכמת בעולם – תופעה שעד כה יוחסה בעיקר להשפעת גופי ענק כמו הירח וליבת כדור הארץ.
גאות ושפל
כדור הארץ מסתובב סביב עצמו ללא הרף, מה שמוביל לזריחות ושקיעות, יום ולילה. כל סיבוב נמשך יממה אחת בדיוק, שהיא 24 שעות או 86,400 שניות, שבהן כדור הארץ משלים סיבוב אחד סביב עצמו.
לפחות כך חשבנו.
קצב הסיבוב של כדור הארץ סביב צירו אינו קבוע אלא משתנה לאורך הזמן. למשל, לפני כחצי מיליארד שנים נמשכה היממה כ-22 שעות, וכך כדור הארץ השלים כ-400 סיבובים סביב עצמו בכל פעם שהקיף את השמש. כך בכל שנה היו כ-400 ימים. מאז, חיכוך שמקורו בגאות ובשפל של הימים והאוקיינוסים האט את קצב הסיבוב של כדור הארץ והרחיק מעט את הירח מאיתנו.
כך למשל, הגאות יוצרת זרמי מים בקרקעית הים שגורמים לחיכוך בין האוקיינוסים למעטפת כדור הארץ. כוח המשיכה של הירח הוא הגורם העיקרי לגאות ולכן הגאות עוקבת אחר מיקומו ושניהם זזים בקצב שונה מזה של מעטפת כדור הארץ.
הגאות והשפל יוצרים חיכוך בין האוקיינוסים למעטפת כדור הארץ, ומאיטים את סיבוב העולם. השפעת הירח על גאות ושפל בכדור הארץ | Siberian Art, Shutterstock
דקה מעוברת
הגאות, השפל וגורמים אחרים עדיין משנים את קצב הסיבוב של כדור הארץ, חלקם באופן אחיד וחלקם באופן משתנה ובלתי צפוי. השינוי הוא קטן, אך העולם המודרני דורש דיוק רב, והשינויים הבלתי צפויים מקשים עלינו לכוון את שעוני העולם בהסתמך על קצב הסיבוב. לכן בשנת 1972 שעוני העולם החלו להתבסס על השעון האטומי, שדיוקו לא פחות ממדהים.
עם זאת, משך השנייה הסטנדרטית שהשעונים האטומיים מודדים נקבע לפי הקצב שבו הסתובב כדור הארץ במאה ה-19, אז נקבע אורך השנייה, ולא לפי הקצב הנוכחי. לכן, בכל יום יש בממוצע 86,400 שניות ועוד כמה אלפיות השנייה. זה אומנם נשמע קצת קטנוני, אבל בעולם שבו אינספור מחשבים נפרדים מבצעים מיליארדי פעולות בשנייה וצריכים להיות מתואמים כשהם מנהלים את רשתות התקשורת והמסחר שלנו, הדיוק הוא קריטי.
כתוצאה מכך, מאז שנת 1972 הוכרזו 27 דקות מעוברות – דקות שהוסיפו להן שנייה (Leap second) – וכך נוספו לשעון 27 שניות מאז. הן נועדו לשמור על סנכרון בין מדידת הזמן המקובלת, המבוססת על שעונים אטומיים, ובין מדידת הזמן המבוססת על סיבוב כדור הארץ. אם לא נוסיף את אותן שניות לשעון במשך שנים רבות, נאבד את הקשר בין השעה שמורה השעון לבין הזמן שבו השמש זורחת או שוקעת. הדבר דומה להוספת יום לשנה לועזית מעוברת ב-29 בפברואר כדי להתגבר על העובדה ששנה לא נמשכת 365 ימים בדיוק ולשמור על קשר קבוע בין עונות השנה לתאריך הלועזי.
אם לא נוסיף את אותן שניות לשעון, נאבד את הקשר בין השעה שמורה השעון לבין הזמן שבו השמש זורחת או שוקעת. שעון דיגיטלי מורה על שנייה נוספת | AlexLMX, Shutterstock
שינוי האקלים משנה את השעה
כשאנחנו מדברים על קצב הסיבוב של כדור הארץ, הכוונה היא לקצב סיבוב פני כדור הארץ, כי כדור הארץ לא קשיח כולו: הליבה עשויה להסתובב במהירות שונה – כפי שאכן קורה.
עד כה הגאות והשפל היו המקור העיקרי לשינויים בקצב הסיבוב של כדור הארץ. כעת נראה שפעילות האדם משנה את הסיבוב במידה דומה. עם התגברות משבר האקלים, התגברו קצב הפשרת הקרחונים ועליית פני הים בעולם, ומחקר חדש מצביע על כך שהדבר גם מאט את קצב הסיבוב של כדור הארץ. התהליך הפיזיקלי שגורם לתופעה נובע משינוי בפיזור המסה שעל פני כדור הארץ. מדידות חדשות מראות עד כמה מֵי הקרחונים המפשירים בגרינלנד ואנטארקטיקה וזורמים לכיוון קו המשווה, מביאים לתוספת מסה באזור המשווני. התוספת של המים הזורמים לאזור קו המשווה מגדילה את מסת כדור הארץ באזור המרוחק ביותר מציר הסיבוב שלו, וכך מאיטה אותו.
"כמו שמחליקה על הקרח מבצעת פירואט ובתחילה מחזיקה את ידיה צמוד לגופה ואז פורסת אותן לצדדים," הסביר בנדיקט סוג'ה (Soja), אחד החוקרים השותפים למחקר שצוטט ב-ScienceAlert. "הסיבוב המהיר תחילה, יאט, כי מסה נעה מציר הסיבוב והלאה ומעלה את מידת ההתנגדות של הגוף לסיבוב".
החוקרים מדדו שינויים זעירים במהירות סיבובו של כדור הארץ סביב צירו באמצעות שיטה המכונה אינטרפרוֹמטריה (interferometry) – שיטה המודדת את ההפרשים בין זמני הגעתם של גלים אלקטרומגנטיים מהחלל אל נקודות שונות על פני כדור הארץ. ההפרשים שנמדדו בין זמני הגעתם של הגלים לכל נקודה אִפשרו לחשב את השינוי במהירות של סיבוב כדור הארץ ואת משך הסיבוב. כלי נוסף היה מערכת איכון גלובלית (GPS), שמאפשרת למדוד את משך הסיבוב של כדור הארץ בדיוק של כאלפית השנייה.
קצב הסיבוב של הרקדנית בפירואט מושפע מפיזור המסה המסתובבת, וכך גם קצב הסיבוב של כדור הארץ
איך שכדור מסתובב
פיזור המסה על פני כדור הארץ משתנה. הערכות של מידת השינוי מתבססות על תצפיות משנת 1900 עד היום, ולפיהן שינויי האקלים האריכו את היממה ב-0.8 מילישניות בממוצע. עם המשך הפשרתם של הקרחונים, החוקרים צופים ששינויי האקלים יגרמו להתארכות היממה בכ-2.62 מילישניות עד סוף המאה ה-21. כשהחוקרים חישבו תרחיש אופטימי יותר, שבו תהיה ירידה משמעותית בפליטת גזי החממה בשנים הקרובות, הם צפו שהיממה תתארך בכמילישנייה אחת עד שנת 2100.
התחזית של המחקר החדש לא עומדת לבדה. מחקר שפורסם בחודש מרץ, בחן בעזרת מדידות מדויקות של לוויינים את השפעתה של תנועת המסה על פני העולם – למשל, התנועה של המים ושל הקרח – ואת שאר הגורמים המשפיעים על קצב הסיבוב של כדור הארץ. גם מחקר זה מצא שהמסת הקרחונים הפכה לגורם מרכזי בשינוי קצב הסיבוב של כדור הארץ. "ההאטה הזו לא הייתה קיימת לפני שלושים שנה," הסביר דנקן אגניו (Agnew), כותב המאמר, בריאיון להסכת The Naked Scientist. עם זאת, המחקר גם מצא שחלקה הנוזלי של ליבת כדור הארץ מאט את סיבובו, מה שמגביר את קצב סיבוב פני כדור הארץ ואף מתגבר על ההשפעה המאטה של הגאות והשפל ושל המסת הקרחונים.
וכך, עד שנת 2029 נִדרש לעשות דבר שלא עשינו מעולם – להחסיר שנייה מאחד הימים במקום להוסיף שנייה במסגרת דקה מעוברת כפי שנעשה עד כה. לפי אגניו, היעדר סנכרון בין שעוני העולם, אפילו של שנייה אחת, עלול לגרום לשורת בעיות במערכות תקשורת, מחשוב ושווקים פיננסיים, ולכן יש להיערך כראוי להחסרת השנייה. ליבת כדור הארץ נעה לעיתים מהר יותר ולעיתים לאט יותר מהמעטפת, אך הפשרת הקרחונים המתמשכת פועלת רק בכיוון אחד, ולכן ייתכן שהשפעתה תגבר בטווח הארוך. לדברי אגניו, "אחת המסקנות המרשימות של המאמר היא ההבנה שההתחממות הגלובלית מאיטה את סיבוב כדור הארץ, ואנחנו יכולים למדוד את זה."
