Tudomány a bulvár mögött – Egyre gyorsabban forog a Föld

A közösségi médiát és a hírportálokat böngészve gyakran találkozhatunk megdöbbentő címekkel: „A Föld egyre gyorsabban forog – mi történik velünk?”, vagy „Rövidebbek lettek a napok!”. Ezek a figyelemfelkeltő mondatok sokakat megijesztenek, és úgy tűnhet, hogy valami alapvető változás zajlik a Földön. De vajon valóban gyorsul a Föld forgása? Vagy csak félreértjük a jelenséget? Nézzük meg közelebbről, a tudomány eszközeit használva a Föld forgásával kapcsolatos tényeket. Segítünk egy kicsit eligazodni a valóság és a média légből kapott szenzációi között.

A Föld forgása – alapok

A Föld napi forgása azt jelenti, hogy bolygónk saját tengelye körül körülbelül 24 óra alatt megfordul. A fizikában ezt perdületként (impulzusmomentum) ismerjük, amely a mozgásállapot megmaradásának törvényéhez kapcsolódik – ez az egyik alaptétel a 10–11. évfolyamos fizika tananyagban. Fontos tudni, hogy ez a forgás nem teljesen állandó: apró ingadozások mindig is voltak, de ezeknek általában nincs érezhető hatásuk a mindennapi életünkre.

Miért tűnhet úgy, mintha gyorsulna a Föld?

A média által idézett hírek gyakran olyan tudományos megfigyeléseken alapulnak, amelyek szerint néhány nap tényleg milliomod másodpercekkel rövidebb lett, mint az átlagos 86 400 másodperc (azaz 24 óra). Ez azt jelenti, hogy a Föld egy picit gyorsabban fordult meg a tengelye körül. Az ilyen változásokat azonban csak a legpontosabb atomórákkal lehet kimutatni – tehát érzékelésünkön teljesen kívül esnek.

Ezek az eltérések sokféle okra vezethetők vissza:

• A Föld belső szerkezetének mozgásaira (például a mag és a köpeny áramlásaira),
• Földrengésekre, amelyek megváltoztathatják a Föld tömegeloszlását,
• A jégtakarók olvadására, ami újraosztja a Földön található víztömeget,
• Az óceáni áramlások változásaira.

Ezek a folyamatok mind-mind kismértékben befolyásolják a Föld forgását. De ezek nem tartós változások – inkább olyanok, mint a hullámzás a tengeren: van, amikor kicsit felerősödik, máskor elcsitul, de a tenger attól még ugyanaz marad.

Mi a hosszú távú trend?

A tudomány azt mondja, hogy a rövid távú ingadozások mögött mindig vizsgáljuk meg a hosszú távú folyamatokat is. Itt jön képbe egy másik tananyagbeli alapelv: a gravitációs kölcsönhatás, és annak szerepe a Föld-Hold rendszerben.

A Hold árapály-erőt gyakorol a Földre, amely az óceánok vizében dagálykúpokat hoz létre. Ezek a víztömegek – a Föld forgása miatt – kissé előresietnek a Hold irányához képest, így lassító erőt fejtenek ki a bolygóra. Ennek következménye kettős:

• A Föld forgása lassul,
• A Hold távolodik tőlünk, évente kb. 3,8 centiméterrel.

Ez a folyamat jól mérhető, és teljesen összhangban áll a perdületmegmaradás törvényével (szintén fizika tananyag). A Hold keletkezése óta – kb. 4,5 milliárd éve – a Föld forgása fokozatosan lassul. Akkoriban egy nap mindössze 4 óráig tartott, 3 milliárd éve 11 órás, 620 millió éve 21,9 órás volt – ma pedig nagyjából 24 órás.

Miért nem érzékeljük ezt?

A lassulás mértéke olyan kicsi, hogy a mindennapi életben teljesen jelentéktelen. Az olyan rendszerek, mint a GPS, amelyek pontos időre épülnek, természetesen számolnak ezekkel az eltérésekkel. A szökőmásodpercek beiktatása például egyfajta megoldás arra, hogy a naptári időt összehangoljuk a Föld valós forgásával.

Az 1972 óta használt UTC (koordinált világidő) rendszer lehetőséget ad arra, hogy az atomi időhöz képest lassabban változó földi forgáshoz igazítsuk az időmérést. Amikor a Föld forgása lelassul, és az eltérés az atomi időhöz képest eléri a 0,9 másodpercet, a tudósok egy pozitív szökőmásodpercet adnak az időhöz – ilyenkor egy nap 86 401 másodperces lesz. Ez eddig összesen 27 alkalommal történt meg 1972 és 2016 között.

Negatív szökőmásodpercet, amikor egy másodpercet elhagynánk az időből (vagyis egy nap csak 86 399 másodperces lenne), eddig még egyszer sem kellett bevezetni. Ugyan az utóbbi évek apró gyorsulásai ezt elméletileg indokolhatnák, de a Föld hosszú távú lassulása miatt a tudományos közösség inkább kivár és tartózkodik az ilyen lépésektől.

Ez is jól mutatja, hogy az időmérés és a Föld mozgása közötti kapcsolat mennyire érzékeny és mennyire kifinomult eszközöket – például atomórákat és geofizikai modelleket – igényel.

Mi történik a nagyon távoli jövőben?

Elméletben a Föld és a Hold egyszer egy olyan állapotba juthat, amit kettős szinkronizációnak nevezünk. Ekkor a Föld egy napja ugyanannyi ideig tartana, mint a Hold egy keringési ciklusa (jelenleg ez kb. 27,3 nap). Ilyenkor a Föld mindig ugyanazt az oldalát mutatná a Holdnak – hasonlóan ahhoz, ahogy a Hold is mindig ugyanazt az oldalát mutatja felénk. De ez az állapot csak kb. 50 milliárd év múlva jöhetne el – a Nap azonban már 5 milliárd éven belül elpusztul, így a rendszer ezt az állapotot soha nem éri el.

Miért fontos a tudomány?

A természettudományos nevelés egyik célja, hogy a diákok megtanuljanak kritikus gondolkodással viszonyulni a hírekhez. A fizika- és földrajzórákon szerzett ismeretek segítenek abban, hogy felismerjük: egy-egy szenzációs cím mögött gyakran valós, de félreértelmezett tudományos jelenségek állnak.

A média néha úgy tálalja az információkat, mintha a Föld gyorsulása cáfolná a hosszú távú lassulást. Ez hasonló ahhoz, mint amikor egy lefelé haladó autó egy dombocskán átmenetileg megemelkedik – ettől még összességében lefelé tart. Ez a párhuzam segít megérteni, hogy a hosszú távú tendencia nem változott meg, csak a rövid távú jelenségek hatnak másképp.

Mit vihetünk haza ebből?

• A Föld forgása rövid távon apró mértékben ingadozhat, de hosszú távon lassul.
• Ennek oka a Föld-Hold rendszer gravitációs kölcsönhatása, és ez a folyamat fizikailag igazolt.
• A szenzációhajhász hírek gyakran félrevezetnek, ezért fontos a forráskritika.
• A fizika tananyag eszközt ad a kezedbe, hogy eligazodj az ilyen hírek világában.

A tudomány célja nem az, hogy félelmet keltsen – sokkal inkább arról, hogy megértsük a világegyetem működését. A Föld forgásának változása sem egy veszélyes titok, hanem lenyűgöző, évmilliárdok óta zajló kozmikus balett. És ha ezt már az iskolában megértjük, egy kicsit közelebb kerülünk ahhoz, hogy felelős, tájékozott felnőttekké váljunk.