Το κέντρο μάζας της Γης δεν μένει ακίνητο. Καθώς το νερό, ο πάγος και ο αέρας μετακινούνται γύρω από τον πλανήτη με τις εποχές, ανακατανέμουν αρκετό βάρος ώστε να μετατοπίζουν το κέντρο μάζας κατά κλάσματα της ίντσας σε σχέση με το γεωμετρικό κέντρο της Γης. Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Geophysical Journal International, με επικεφαλής τον γεωεπιστήμονα Donald Argus του Jet Propulsion Laboratory της NASA στη Νότια Καλιφόρνια, περιγράφει μια μέθοδο που μετρά αυτές τις εποχικές μετατοπίσεις με εξαιρετική ακρίβεια.
Η ακριβής θέση του κέντρου μάζας έχει πρακτική σημασία: αποτελεί σημείο αναφοράς για τη δορυφορική πλοήγηση και για μετρήσεις του υψομέτρου της επιφάνειας. Αν η Γη συμπεριφερόταν σαν μια απόλυτα συμπαγής μπλε σφαίρα, το κέντρο μάζας θα συνέπιπτε με το γεωμετρικό κέντρο. Αντ' αυτού, ο πλανήτης ανταποκρίνεται στο μεταβαλλόμενο βάρος του νερού, του πάγου και της ατμόσφαιρας, και το κέντρο μάζας περιφέρεται γύρω από το γεωμετρικό κέντρο κατά μερικά χιλιοστά.
Ο προσδιορισμός του ακριβούς μεγέθους αυτής της κίνησης αποδείχθηκε δύσκολος. Οι δύο πιο πρόσφατες διεθνείς εκτιμήσεις, από το 2017 και το 2023, διαφέρουν κατά 7 χιλιοστά — περίπου όσο το ύψος τριών στοιβαγμένων κερμάτων των πέντε σεντς. Η διαφορά αυτή είναι σχεδόν τόσο μεγάλη όσο η ίδια η κίνηση που προσπαθούν να μετρήσουν οι επιστήμονες. Για να περιορίσει την αβεβαιότητα, ο Argus ανέπτυξε μια νέα προσέγγιση που βασίζεται σε εξαιρετικά ακριβή δορυφορική παρακολούθηση.
Η βαρύτητα κάνει τους δορυφόρους να περιφέρονται γύρω από το κέντρο μάζας της Γης. Όταν αυτό μετατοπίζεται, οι επιστήμονες εντοπίζουν μικροσκοπικές αλλαγές στις αποστάσεις μεταξύ των δορυφόρων και των επίγειων σταθμών. Οι δορυφόροι LAGEOS 1 και 2, που εκτοξεύτηκαν το 1976 και το 1992, μοιάζουν με μεταλλικές ντίσκο μπάλες βάρους περίπου 408 κιλών, καλυμμένες με ανακλαστικά πρίσματα· επίγειοι σταθμοί σε περισσότερες από 20 χώρες εκτοξεύουν λέιζερ προς αυτούς και μετρούν το σήμα που επιστρέφει. Το πρόβλημα είναι ότι οι σταθμοί λέιζερ δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένοι στον πλανήτη.
Η νέα μέθοδος αντιμετωπίζει αυτόν τον περιορισμό με δύο τρόπους: συνδυάζει τις μετρήσεις λέιζερ με δεδομένα GPS και τροχιακές πληροφορίες από αρκετούς δορυφόρους σε χαμηλή γήινη τροχιά, και λαμβάνει υπόψη πώς το μεταβαλλόμενο βάρος νερού και πάγου κάμπτει τον φλοιό της Γης — κάτι που σημαίνει ότι και οι ίδιοι οι επίγειοι σταθμοί μετακινούνται ελαφρώς.
Σύμφωνα με τον Argus, «τώρα εκτιμούμε ότι το μέγεθος της κίνησης του κέντρου μάζας της Γης κάθε χρόνο είναι περίπου το μισό από αυτό που πιστεύαμε πριν από οκτώ χρόνια». Προσθέτει ότι τα ευρήματα υποδηλώνουν πως η μάζα νερού και αέρα που μετακινείται μεταξύ των ημισφαιρίων είναι μικρότερη από ό,τι θεωρούνταν.
Ο Felix Landerer, συν-συγγραφέας της μελέτης στο JPL, σημειώνει ότι «αν και αυτές οι κινήσεις μπορεί να φαίνονται μικροσκοπικές, ο σύγχρονος κόσμος βασίζεται σε εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις θέσης», με οφέλη για τη χαρτογράφηση, την πλοήγηση, την παγκόσμια ναυτιλία και τη γεωργία ακριβείας.
Οι ερευνητές ακολούθησαν την εποχική κίνηση και την απέδωσαν σε τρεις κύριες πηγές: τους ωκεανούς, την ατμόσφαιρα και το ηπειρωτικό νερό — δηλαδή πάγο ξηράς, χιόνι, νερό λιμνών και ποταμών, εδαφική υγρασία και υπόγεια ύδατα. Το χιόνι στη Βόρεια Αμερική και την Ευρασία φτάνει στη μέγιστη συσσώρευση του τον Μάρτιο· αυτή η πρόσθετη μάζα μετατοπίζει το κέντρο μάζας περίπου 3 χιλιοστά προς τον Βόρειο Πόλο.
Τον Απρίλιο, η λεκάνη του Αμαζονίου φτάνει στο εποχικό μέγιστο βρόχινου νερού, συγκρατώντας περίπου 2.400 γιγατόνους· αυτή η συγκέντρωση τραβά το κέντρο μάζας 2,2 χιλιοστά προς τη Νότια Αμερική. Το νερό των μουσώνων στη Νοτιοανατολική Ασία κορυφώνεται στα 600 γιγατόνους τον Νοέμβριο, έξι μήνες μετά το μέγιστο του Αμαζονίου, και προσθέτει μικρότερη συνεισφορά.
Και το νερό των ωκεανών παίζει σημαντικό ρόλο. Από τον Αύγουστο έως τον Οκτώβριο, το λιωμένο νερό και η βροχή προσθέτουν μάζα στους ωκεανούς, ωθώντας το κέντρο μάζας προς τον Νότιο Ειρηνικό. Επειδή ο Ειρηνικός είναι τεράστιος, οι μεταβολές της μάζας του μπορούν να υπερκαλύψουν τα κέρδη ή τις απώλειες σε άλλες ωκεάνιες λεκάνες· ακόμη και οι εποχικές αλλαγές στη Μεσόγειο, την Ερυθρά, τη Βόρεια, τη Βαλτική και τη Θάλασσα Μπάρεντς συνεισφέρουν μικρότερα ποσά.
Η ατμόσφαιρα προσθέτει άλλο ένα στρώμα στον κύκλο: οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μοντέλο του Ευρωπαϊκού Κέντρου Μετεωρολογικών Προγνώσεων Μεσαίας Εμβέλειας και διαπίστωσαν ότι ο ψυχρός, πυκνός χειμερινός αέρας μετατοπίζει την ισορροπία προς την Αραβία, την Ασία και τη βόρεια Αφρική γύρω στις 21 Δεκεμβρίου, ενώ γύρω στις 21 Ιουνίου το αντίστοιχο φαινόμενο εμφανίζεται πάνω από τη Νότια Αμερική και τη Νότια Αφρική.
Οι εκτιμήσεις μάζας της νέας ανάλυσης συμφωνούν με τις παρατηρήσεις της αποστολής GRACE-FO, που εκτοξεύτηκε το 2018 και αποτελείται από δύο δορυφόρους οι οποίοι μετρούν μηνιαίες μεταβολές στο βαρυτικό πεδίο της Γης. Οι δύο δορυφόροι ταξιδεύουν σε εξαιρετικά ακριβή σχηματισμό: όταν ο προπορευόμενος περνά πάνω από μια περιοχή με πρόσθετη μάζα, όπως μια φουσκωμένη λεκάνη ποταμού, η ισχυρότερη βαρυτική έλξη αλλάζει την απόσταση μεταξύ τους κατά ένα μικρό αλλά ανιχνεύσιμο ποσό. Η αποστολή GRACE-Continuity στοχεύει σε εκτόξευση στα τέλη του 2028 και θα συνεχίσει το σχεδόν 25ετές αρχείο παρακολούθησης της κίνησης νερού και μάζας στη Γη.
Σχόλια