Il terreno su cui ci troviamo non è così solido come sembra. Diversi fattori fanno tremare e oscillare l'intera Terra. La fermezza e l'immutabilità del terreno sotto i nostri piedi è un'illusione creata dal nostro punto di vista limitato. Il nostro pianeta ruota sul proprio asse ogni 23 ore, 56 minuti e 4 secondi. Inoltre gira intorno al sole, il sistema solare gira intorno al centro della Via Lattea e la galassia si precipita attraverso l'universo in direzione del Grande Attrattore. Le velocità coinvolte in tutta questa azione sono vertiginose.
Anche se tutto questo non viene preso in considerazione, la Terra è tutt'altro che stabile. Da qualche parte sotto di noi, enormi pezzi di roccia si rompono costantemente l'un l'altro, formando valli, spingendo fuori le montagne. Si scontrano e si trascinano a vicenda per formare fiumi e oceani. La terra sotto di noi cambia continuamente, si allunga e oscilla.
Per la maggior parte, va bene. Tuttavia, la nostra crescente comprensione di questi fenomeni ci consente di apprendere di più sul funzionamento interno del nostro pianeta. È anche conveniente per chiunque cerchi di navigare e far atterrare un veicolo spaziale. Ci sono sette cose che fanno muovere la terra. "Eppur si muove!" Disse Galileo. Eppure gira.
Sotto pressione
Un mappamondo da scrivania è una sfera perfetta, quindi ruota senza problemi attorno a un asse fisso. Tuttavia, la Terra non è una sfera e la massa in essa è distribuita in modo non uniforme e tende a muoversi. Pertanto, si muovono sia l'asse attorno al quale ruota il pianeta che i poli di questo asse. Inoltre, poiché l'asse di rotazione è diverso dall'asse attorno al quale è bilanciata la massa, la Terra oscilla mentre ruota.
Questa oscillazione è stata prevista dagli scienziati all'epoca di Isaac Newton. E per essere precisi, questa oscillazione è composta da diversi.
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Una delle più importanti è l'oscillazione di Chandler, che fu osservata per la prima volta dall'astronomo americano Seth Chandler Jr. nel 1891. Fa muovere i pali di 9 metri e completa un ciclo completo in 14 mesi.
Nel corso del XX secolo, gli scienziati hanno avanzato una serie di ragioni, inclusi i cambiamenti nella conservazione delle acque continentali, la pressione atmosferica, i terremoti, le interazioni ai confini del nucleo e del mantello della Terra.
Il geofisico Richard Gross del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA a Pasadena, in California, ha risolto il mistero nel 2000. Ha applicato nuovi modelli meteorologici e oceanici alle osservazioni dell'oscillazione di Chandler nel 1985-1995. Gross ha calcolato che due terzi di queste fluttuazioni sono causate da fluttuazioni di pressione sul fondo del mare e un terzo da variazioni della pressione atmosferica.
"La loro importanza relativa cambia nel tempo", dice Gross, "ma attualmente questa causa, una combinazione di cambiamenti nella pressione atmosferica e oceanica, è considerata la principale".
L'acqua consuma la pietra
Le stagioni sono il secondo più grande fattore correlato all'oscillazione della Terra. Perché portano a cambiamenti geografici in caso di pioggia, neve e umidità.
Gli scienziati sono stati in grado di determinare i poli utilizzando le posizioni relative delle stelle già nel 1899 e dagli anni '70 sono stati assistiti dai satelliti. Ma anche se elimini l'influenza delle fluttuazioni stagionali e di Chandler, i poli di rotazione nord e sud si muovono comunque rispetto alla crosta terrestre.
In uno studio pubblicato nell'aprile 2016, Surendra Adikari ed Eric Ivins del JPL hanno evidenziato due pezzi critici del puzzle della Terra.
Fino al 2000, l'asse di rotazione terrestre si spostava verso il Canada di due pollici all'anno. Ma poi le misurazioni hanno mostrato che l'asse di rotazione ha cambiato direzione verso le isole britanniche. Alcuni scienziati hanno suggerito che questo potrebbe essere il risultato della perdita di ghiaccio dovuta al rapido scioglimento delle calotte glaciali della Groenlandia e dell'Antartide.
Adikari e Ivins hanno deciso di testare questa idea. Hanno confrontato le misurazioni GPS delle posizioni dei poli con i dati di GRACE, uno studio che utilizza i satelliti per misurare i cambiamenti di massa sulla Terra. Hanno scoperto che lo scioglimento dei ghiacci della Groenlandia e dell'Antartide rappresenta solo i due terzi del recente spostamento nella direzione dei poli. Il resto, secondo gli scienziati, dovrebbe essere spiegato dalla perdita di acqua nei continenti, principalmente nell'area terrestre eurasiatica.
La regione soffre di esaurimento delle falde acquifere e siccità. Tuttavia, all'inizio il volume di acqua coinvolto in questo sembra troppo piccolo per portare a tali conseguenze.
Pertanto, gli scienziati hanno esaminato la posizione delle aree colpite. "Sappiamo dalla fisica fondamentale degli oggetti rotanti che il movimento dei poli è molto sensibile ai cambiamenti entro 45 gradi di latitudine", dice Adikari. Cioè, esattamente dove l'Eurasia ha perso l'acqua.
Questo studio ha anche identificato l'accumulo di acqua continentale come una spiegazione plausibile per un'altra oscillazione nella rotazione terrestre.
Per tutto il XX secolo, gli scienziati non sono riusciti a capire perché l'asse di rotazione si sposta ogni 6-14 anni, lasciando 0,5-1,5 metri a est o ad ovest della sua deriva generale. Adikari e Ivins hanno scoperto che dal 2002 al 2015 gli anni di siccità in Eurasia corrispondevano alle oscillazioni verso est e gli anni umidi ai movimenti verso ovest.
"Abbiamo trovato l'abbinamento perfetto", afferma Adikari. "Questa è la prima volta che qualcuno ha identificato con successo la perfetta corrispondenza tra moto polare interannuale e umidità siccità interannuale globale".
Impatto tecnogenico
I movimenti dell'acqua e del ghiaccio sono causati da una combinazione di processi naturali e azioni umane. Ma ci sono altri effetti che influenzano l'oscillazione della terra.
Nel 2009, Felix Landerer, anche lui del JPL, ha calcolato che se i livelli di anidride carbonica fossero raddoppiati dal 2000 al 2100, gli oceani si sarebbero riscaldati e si sarebbero espansi così che il Polo Nord si sarebbe spostato di 1,5 centimetri all'anno verso l'Alaska e le Hawaii per il prossimo secolo. …
Allo stesso modo, nel 2007 Landerer ha modellato gli effetti del riscaldamento degli oceani causato dallo stesso aumento della pressione e della circolazione dall'anidride carbonica sul fondo dell'oceano. Ha scoperto che questi cambiamenti potrebbero spostare la massa alle latitudini più elevate e accorciare la giornata di circa 0,1 millisecondi.
Terremoto
Non sono solo grandi volumi di acqua e ghiaccio che influenzano la rotazione della Terra mentre si muove. Lo spostamento delle rocce ha anche questo effetto se sono abbastanza grandi.
I terremoti si verificano quando le placche tettoniche che compongono la superficie terrestre iniziano improvvisamente a "sfregare" mentre passano. Anche questo potrebbe contribuire. Gross ha misurato un potente terremoto di magnitudo 8,8 che ha colpito la costa cilena nel 2010. In uno studio non ancora pubblicato, ha calcolato che il movimento delle placche ha spostato l'asse terrestre rispetto al bilancio di massa di circa 8 centimetri.
Ma questo si basa solo sulla valutazione del modello. Da allora, Gross e altri hanno cercato di osservare i cambiamenti effettivi nella rotazione della Terra dai dati dei terremoti dai satelliti GPS.
Finora, questo non ha avuto successo, perché è piuttosto difficile rimuovere tutti gli altri fattori che influenzano la rotazione della Terra. "I modelli non sono perfetti e c'è molto rumore che maschera i piccoli segnali di terremoto", afferma Gross.
Il movimento delle masse, che si verifica quando le placche tettoniche passano nelle vicinanze, influisce anche sulla durata della giornata. Gross ha calcolato che il terremoto di magnitudo 9.1 che ha colpito il Giappone nel 2011 ha ridotto la durata della giornata di 1,8 microsecondi.
Terra tremante
Quando si verifica un terremoto, scatena onde sismiche che trasportano energia attraverso le viscere della terra.
Ce ne sono due tipi. Le "onde P" più volte comprimono ed espandono il materiale attraverso cui passano; le vibrazioni viaggiano nella stessa direzione dell'onda. Le "onde S" più lente fanno oscillare le rocce da un lato all'altro e le vibrazioni sono ad angolo retto rispetto alla loro direzione di viaggio.
Tempeste intense possono anche creare deboli onde sismiche, simili a quelle che causano i terremoti. Queste onde sono chiamate microseismi. Fino a poco tempo, gli scienziati non potevano determinare la fonte delle onde S nei microsismi.
In uno studio pubblicato nell'agosto 2016, Kiwamu Nishida dell'Università di Tokyo e Ryota Takagi della Tohoku University hanno riferito di aver utilizzato una rete di 202 rilevatori nel sud del Giappone per tracciare le onde P e S. Hanno fatto risalire l'origine delle onde a una grande tempesta del Nord Atlantico chiamata "bomba meteorologica": in questa tempesta, la pressione atmosferica al centro scende in modo insolitamente rapido.
Tracciare i microsismi in questo modo aiuterà i ricercatori a comprendere meglio la struttura interna della Terra.
L'influenza della luna
Non solo i fenomeni terreni influenzano i movimenti del nostro pianeta. Studi recenti hanno dimostrato che grandi terremoti si verificano con la luna piena e la luna nuova. Forse questo è perché il Sole, la Luna e la Terra sono allineati, aumentando così la forza gravitazionale che agisce sul pianeta.
In uno studio pubblicato nel settembre 2016, Satoshi Ida dell'Università di Tokyo e colleghi hanno analizzato gli stress di marea più di due settimane prima dei maggiori terremoti negli ultimi vent'anni. Dei 12 maggiori terremoti di magnitudo 8.2 o superiore, nove si sono verificati durante la luna piena o la luna nuova. Per piccoli terremoti non è stata trovata alcuna corrispondenza del genere.
Ida ha concluso che l'influenza gravitazionale aggiuntiva che si verifica in questi momenti può aumentare l'effetto delle forze sulle placche tettoniche. Questi cambiamenti dovrebbero essere piccoli, ma se le lastre sono già energizzate, la forza aggiuntiva potrebbe essere sufficiente per innescare grandi fratture nelle rocce.
Tuttavia, molti scienziati sono scettici sulle scoperte di Ida, dal momento che ha studiato solo 12 terremoti.
Sole tremante
Ancora più controversa è l'idea che le vibrazioni che hanno origine nelle profondità del Sole possano spiegare una serie di fenomeni di scuotimento sulla Terra.
Quando i gas si muovono all'interno del sole, danno origine a due diversi tipi di onde. Quelli che nascono nel processo di cambiamenti di pressione sono chiamati modi p e quelli che si formano quando il materiale denso viene risucchiato dalla gravità sono chiamati modi g.
La modalità P richiede diversi minuti per completare un ciclo completo di vibrazione; g-mod richiede da dieci minuti a diverse ore. Questa quantità di tempo è chiamata "periodo" del mod.
Nel 1995, un team guidato da David Thomson della Queen's University di Kingston, in Canada, ha analizzato i modelli del vento solare - il flusso di particelle cariche che emanano dal sole - dal 1992 al 1994. Hanno notato oscillazioni che avevano gli stessi periodi dei modi p e g, suggerendo che le vibrazioni solari erano in qualche modo correlate al vento solare.
Nel 2007, Thomson ha nuovamente riferito che fluttuazioni di tensione inspiegabili nei cavi di servizio sottomarini, misurazioni sismiche sulla Terra e persino interruzioni nelle telefonate hanno schemi di frequenza coerenti con le onde all'interno del Sole.
Tuttavia, gli scienziati ritengono che le affermazioni di Thomson abbiano un terreno instabile. Secondo le simulazioni, queste vibrazioni solari, in particolare i modi g, dovrebbero essere così deboli nel momento in cui raggiungono la superficie del Sole da non poter influenzare in alcun modo il vento solare. Anche se questo non è il caso, questi schemi devono essere stati distrutti dalla turbolenza del mezzo interplanetario molto prima di raggiungere la Terra.
Forse l'idea di Thomson è sbagliata. Ma ci sono molti altri motivi per cui il nostro pianeta trema e ondeggia.
ILYA KHEL
