Slunce zabránilo tomu, aby byl pozemský den delší

Foto: PIRO4D/ pixabay

Když Měsíc před asi 4,5 miliardami let vznikl, byl mnohem blíže k Zemi než nyní a naše planeta se otáčela mnohem rychleji, přičemž délka dne byla kratší než 10 hodin. Od té doby se Měsíc postupně posouvá směrem ven, v důsledku čehož se rotace Země zpomaluje. Dnes, jak všichni víme, trvá den na Zemi 24 hodin, píše Space.

Avšak při rychlosti, jakou se od nás Měsíc vzdaluje – podle měření experimentů s laserovými reflektory, které na Měsíci zanechali astronauti z programu Apollo, je to 3,78 cm rok – by se naše planeta měla zpomalit natolik, že by dny měly trvat 60 hodin. Co tedy zpomalení zabránilo?

Astronomové z Torontské univerzity a univerzity v Bordeux pod vedením Hanbo Wu z Toronta nyní mají odpověď. Vše souvisí s rovnováhou točivých momentů, které vznikají při tepelných přílivech v zemské atmosféře a přílivech vycházejících z gravitační síly Měsíce.

Jak víme, gravitace Měsíce působí na pozemské oceány, což vede k vysokým přílivům a odlivům na opačných stranách planety, protože oceánská výduť následuje Měsíc kolem naší planety. Více hmoty v oceánské přílivové výduti znamená, že na ni gravitace Měsíce působí silněji, a spolu s účinky tření mezi přílivem a odlivem oceánů a mořským dnem je konečným výsledkem zpomalení rotace Země přibližně o 1,7 milisekundy každé století.

Tepelné přílivy a odlivy v zemské atmosféře jsou však schopny tento brzdný účinek potlačit, pokud se perioda, s níž se odrážejí kolem planety, dostane do souběhu se zemskou rotací. Teplota atmosféry řídí rychlost tepelných vln, a jak se atmosféra ohřívá, bobtná, čímž vzniká další druh výdutě.

„Sluneční světlo také vytváří atmosférické přílivové vlny se stejnými typy výčnělků,“ uvedl Norman Murray z Kanadského institutu pro teoretickou astrofyziku na Torontské univerzitě. „Sluneční gravitace táhne tyto atmosférické výčnělky a vytváří na Zemi točivý moment, ale místo aby zpomalovala rotaci Země jako Měsíc, naopak ji urychluje.“

Po většinu historie Země byly měsíční přílivy desetkrát silnější než tepelné přílivy, což vedlo ke zpomalení rotace Země. Na základě modelů globální cirkulace atmosféry a geologických důkazů o pásech v sedimentárních horninách, které odpovídají jarnímu a podzimnímu přílivu v minulosti, se však vše změnilo v období před 2,2 miliardami až 600 miliony let.

S oteplováním atmosféry (o čemž svědčí absence zalednění v tomto období) se termální přílivy zvětšovaly a zrychlovaly, až se dostaly do rezonanční frekvence s rotací Země. Rezonance je druh zesílení. Běžným přirovnáním je dítě na houpačce – když do něj ve správný čas strčíte, synchronně s obloukem jeho houpání, zhoupne se rychleji a výš. Něco podobného se děje s rezonancemi v přírodě.

Asi před 2,2 miliardami let začaly kolem Země putovat tepelné přílivy s periodou téměř 10 hodin, zatímco délka pozemského dne byla 19,5 hodiny. Jinými slovy, termální přílivy a odlivy cestovaly kolem Země dvakrát za každou jednu otáčku Země kolem její osy, což představuje rezonanci 2:1. Tato rezonance právě zesilovala tepelné přílivy, takže se atmosférická výduť zvětšovala a přitažlivost Slunce se stala natolik významnou, že se vyrovnala přitažlivosti Měsíce.

V důsledku toho začalo být zpomalování rotace Země vlivem přílivu a odlivu Měsíce vyvažováno zrychlováním způsobeným tepelným přílivem a odlivem. Po toto dlouhé období mezi 2,2 miliardy let a 600 miliony let se délka dne na Zemi dále nezpomalovala, ale zůstala na 19,5 hodinách.

Nakonec se oba slapové jevy rozladily a během posledních 600 milionů let se následně rotace Země začala opět zpomalovat. Dnes je délka dne 24 hodin, zatímco tepelné přílivy a odlivy obíhají Zemi 22,8 hodiny.

• Od spánku k dramatu: Po 800 letech vybuchuje sopka Litli-Hrútur
• Historie tetování, od mumií a ledového muže po současnost
• Jak toxický je alkohol? Nový výzkum odhaluje 60 nemocí souvisejících s alkoholem

Tato situace však není pevně daná. Přestože nedávná měření zjistila, že se rotace Země nepatrně zrychluje, v dlouhodobém horizontu se Země pravděpodobně nevrátí do dob, kdy se slapové síly vzájemně vyrovnávaly. Místo toho by klimatické změny mohly tepelné přílivy a odlivy ještě více vychýlit ze synchronizace s rotací planety a zvýšit tak vliv, který mají měsíční přílivy a odlivy na zpomalování planety.

„Jak zvyšujeme teplotu Země globálním oteplováním, posouváme také tuto rezonanční frekvenci výš – vzdalujeme naši atmosféru od rezonance,“ řekl Murray. „Výsledkem je menší točivý moment od Slunce, a proto se délka dne prodlouží dříve, než by tomu bylo jinak.“