Na Sončnem blogu se ukvarjamo z znanstvenimi odkritji v Osončju. Tako smo med drugim poročali o ognjenikih na Veneri, o razlogih za različni barvi Urana in Neptuna, o megacunamijih na Marsu ter o snegu Saturnovi luni Enkelad. V tokratnem prispevku pa se vrnemo na naš planet, Zemljo. Ta modra frnikula, ki kroži okoli Sonca, se zavrti okoli svoje osi v približno 24 urah. Človeštvu pa je zdaj uspel neverjeten »dosežek« – premaknili smo Zemljino vrtilno os, namišljeno črto, ki prebada tako severni kot južni geografski tečaj.
Slika 1: Os vrtenja Zemlje. Vir: NASA.
Novica o tem odkritju je bila objavljena maja letos v prestižni znanstveni reviji Geophysical Research Letters. Avtorji v članku opisujejo precej nepričakovano posledico vrtoglavega naraščanja svetovnega prebivalstva in črpanja podtalnice. V obdobju med leti 1993 in 2010 naj bi je človeštvo črpalo v tolikšni meri, da se je zaradi tega premaknila celo Zemljina vrtilna os. Oziroma se je ta premaknila nekoliko drugače kot bi se, če ljudje ne bi intenzivno črpali podtalnice iz globin. K premikanju vrtilne osi Zemlje namreč prispeva več pojavov, pri čemer sta najbolj pomembna taljenje polarnega ledu ter visokogorskih ledenikov, sledi pa prispevek zaradi črpanja podtalnice. Poglejmo, kako to deluje.
Podtalnico uporabljamo za zalivanje polj, napajanje živine in kot vir pitne vode za ljudi. Le-ta spada med tako imenovano kopensko vodo, podobno kot jezera in reke. Ker se nahaja praktično povsod, je skupna količina podtalnice približno tisočkrat večja od količine vode, ki se nahaja v vseh vodotokih in jezerih skupaj. Ogromne količine načrpane podtalnice, ki ščasoma najde pot do oceanov, dejansko pomeni prerazporejanje snovi na površju našega planeta. Njeno črpanje ima dve pomembni posledici: dvig morske gladine ter premik vrtilne osi Zemlje.
Dvig gladine oceanov eden najpomembnejših pojavov povezanih z globalnim segrevanjem. Satelitske meritve so pokazale, da se je med leti 2005 in 2015 v povprečju morska gladina dvignila za 3,5 mm na leto. Od tega se je za 1,3 milimetra na leto dvignila zaradi ogrevanja oceanov, saj se z višanjem temperature zmanjšuje gostota oceanske vode in se povečuje njena prostornina.
Preostalih 2,2 mm/leto dviga gladine oceanov je posledica povečanja količina vode v oceanih. To povečanje je posledica taljenja polarnega ledu, gorskih ledenikov ter prerazporeditve kopenske vode. Prerazporejanje te vode je posledica več dejavnikov, med njimi je vse več umetnih rezervoarjev, ki jih zamejujejo ogromni jezovi, spremembe v vlažnosti tal ter črpanja podtalnice.
Proučevanje posledic teh sprememb sta omogočili misija GRACE ter njena naslednica GRACE-FO. Obe sestojita iz dveh identičnih satelitov, ki izvajata izjemno natančne meritve Zemljinega gravitacijskega polja. Odstopanja v gravitacijskem privlaku nam omogočajo vpogled v porazdelitev snovi na površju našega planeta in v njegovi notranjosti. Meritve skozi daljša časovna obdobja so razkrile, kako se ta odstopanja spreminjajo s časom. Zanimivo je, da imajo različni vzroki prerazporejanja kopenske vode različen učinek na dvig gladine oceanov: umetni jezovi, ki zadržujejo ogromne količine vode, upočasnjujejo njen dvig, medtem ko črpanje podtalnice prispeva k njenemu dvigu.
Med leti 1993-2010 smo ljudje načrpali 2150 miljard ton podtalnice, kar je k dvigu morske gladine prispevalo 6,24 mm (0,35 mm/leto). Slika 2 levo prikazuje spremembo višine podtalnice po svetu zaradi črpanja. Opazimo, da se je v 18 letih ponekod globina, na kateri se ta nahaja, povečala kar za 5 metrov! Slika 2 na desni prikazuje dvig morske gladine zaradi črpanja podtalnice. Jasno je razvidno, da se je zaradi te dejavnosti morska gladina skoraj povsod po svetu dvignila za vsaj 5 milimetrov.
Spremembe v porazdelitvi mase na Zemljinem površju imajo zanimivo posledico. Zemlja je približno krogla, ki se vrti okoli svoje osi. Če se spremeni porazdelitev snovi, bodisi v notranjosti planeta, bodisi na površju, se spremeni tudi orientacija vrtilne osi. Slika 3 na levi prikazuje v katero smer in kako močno »poskušajo« Zemljino os spremeniti posamezni pojavi (modre puščice oziroma vektorji). Oznaka “Dams” označuje prispevek zaradi umetnih jezov, “AIS” zaradi taljenja antarktične ledene kape (Aantarctic Ice Sheet), “GrlS” označuje prispevelk zaradi taljenja Greendlandske ledene kape (Greenland Ice Sheet), “Glaciers” prispevek zaradi taljenja ledenikov, in “GW” pripevek zaradi črpanja podtalnice (groundwater). Dolžina puščic je močno pretirana in pomebnejša kot absolutne dolžine so njihove relativne velikosti. Slika nam razkriva, da taljenje Greenlandske ledene kape ter črpanje podtalnice največ prispevata k spremembi orientacije vrtilne osi Zemlje.
Slika 2: Levo: spremembe v globini podtalnice med leti 1993-2010. Desno: Spremembe v višini morske gladine zaradi črpanja podtalnice. Vir: Seo et al. (2023).
Na sliki 3 levo so prikazane tri puščice. Modri predstavljata izračunana premika Zemljine vrtilne osi, pri čemer črtkana puščica predstavlja premik brez upoštevanja črpanja podtalnice, medtem ko polna puščica predstavlja premik ob upoštevanju te dejavnosti. Rdeča puščica predstavlja opazovani premik vrtilne osi. Elipse na sliki označujejo napake, ki izhajajo iz različnih omejitev pri izračunih in opazovanjih. Opazimo, da izmerjeni premik vrtilne osi Zemlje sovpada z izračunanim v primeru, ko se upošteva prispevek črpanja podtalnice.
Slika 3: Levo: prispevki razliñnih pojavov k spremembi osi vrtenja Zemlje. Desno: Izračunai premiki osi vrtenja Zemlje brez upoštevanja črpanja podtalnice (modra črtkana puščica) ter ob upoštevanju te dejavnosti (polan puščica). Rdeča puščica predstavlja izmerjeni premi Zemljine vrtilne osi. Vir: Seo et al. (2023).
Na podlagi tega so avtorji prišli do zaključka, da je globalno črpanje podtalnice med leti 1993-2010 povzročilo premik vrtilne osi Zemlje za 78,48 cm vzdolž poldnevnika 64,16 º vzhodno. Torej se je zaradi omenjene dejavnosti, vrtilna os našega planeta premikala za 4,36 cm na leto.
Čeprav je ta premik v resnici zelo majhen v primerjavi z velikostjo našega planeta, je kljub temu merljiv. Pomembno je, da se zavedamo, da naša kolektivna dejanja vplivajo ne le na okolje, temveč tudi na celoten planet, ki je naš dom. Premik vrtilne osi Zemlje je ena tistih posledic, na katero nismo niti pomislili. Le kakšna odkritja nas potemtakem še čakajo v prihodnosti?
Dodatna čtiva za najbolj radovedne
- Why Earth’s Inner Core May Be Slowing Down, Scientific American, https://www.scientificamerican.com/article/why-earths-inner-core-may-be-slowing-down/
- Seo, K.-W., Ryu, D., Eom, J., Jeon, T., Kim, J.-S., Youm, K., et al.
(2023). Drift of Earth’s pole confirms groundwater depletion as a significant contributor to global sea level rise 1993–2010. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103509. https://doi. org/10.1029/2023GL103509 - GRACE and GRACE-FO, Wikipedija, https://en.wikipedia.org/wiki/GRACE_and_GRACE-FO
soncniblog.com 