Minek köszönhető a 24 órás földi nap?

Az asztrofizikusok friss válasza bonyolultabb, mint gondolnánk!

A Torontói Egyetem kutatói azokat a tényezőket vizsgálták meg, amelyek befolyásolják bolygónk tengelyforgási sebességét. Eredményeikben arra jutottak, hogy egy 2,2-0,6 milliárd évvel ezelőtti időszakban a napok 19,5 órás állandó hosszának köszönhető, hogy ma nem 60 órásak napjaink.
Bolygónk tengelyforgását legnagyobb részt a Hold befolyásolja. Amikor kialakult a Hold, még csak 10 órásak voltak a földi napok, ám azóta kísérőnk gravitációja lelassította a Föld forgását, és így egyre hosszabbá váltak, válnak a napok.
A múltbéli napok hosszát, illetve az árapály ciklusait számos módon lehet vizsgálni, egyrészt a tengerparti üledékek rétegződésében, másrészt számos mészvázú állat vázának, vagy épp a mikrobák által felépített sztromatolitok növekedési rétegei segítségével.
A fékező hatást az árapálynak köszönhetjük. A Hold hatására egy-egy dudor alakul ki az óceánokon, ami körbefordul, s eközben fékezi a bolygó forgását. Persze nemcsak a Hold, hanem a Nap is hat gravitációjával bolygónk árapályviszonyaira, a légkörünkben alakul ki miatta kidudorodás, ám ez a Holdéval ellentétes hatású: gyorsítja a tengelyforgásunkat. Bolygónk történetének legnagyobb részében a Hold okozta árapályerők mintegy tízszeresen felülmúlták a Napét, ezért folyamatosan lassították a tengelyforgásunkat, s növelték a napok hosszát. Azonban kb. 2 milliárd évvel ezelőtt légkörünk melegebb volt, s emiatt a Nap okozta púpok nagyobbak voltak. Emellett a légkör természetes rezonanciája, vagyis az áthaladó hullámok gyakorisága megegyezett a napok hosszával.
Légkörünk egy haranghoz hasonlóan rezonál, amelynek frekvenciája különféle tényezőktől függ. E tényezők fontos része a hőmérséklet is. Ez azt jelenti, hogy a különböző hullámok, amelyeket például a heves vulkánkitörések hoznak létre benne, más-más sebességgel haladnak át a légkörön, annak hőmérsékletétől függően. Ugyanezen ok miatt azonos a harang hangja is, ha állandó a hőmérséklete.
A bolygónk történetének nagy részében ez a rezonancia nem volt szinkronban a bolygó tengelyforgási sebességével, ma is különbözőek. A nap hossza 24 órás, a légköri dagály azonban, ami elég kicsi, 22,8 óra alatt járja körbe a Földet. Abban a több mint egymilliárd éves időszakban azonban, amikor melegebb volt a légkörünk, a rezonancia mintegy 10 órás volt, és e korszak kezdetére a Hold már kb. 20 órásra lassította bolygónk tengelyforgását. Ez azt eredményezte, hogy szinkronba került a légköri dagály és a forgási sebességünk, így jóval nagyobbá vált a légköri dagály, ami így már képes volt ellensúlyozni a Hold hatását. Magyarul, ebben az időszakban a Nap árapályhatása a légkörünk hőmérséklete miatt felerősödött, miközben a Holdé nem változott, így ezek kiegyenlítették egymást. Emiatt a napok hossza sokáig azonos, kb. 19,5 órás volt.
Ez az időzítés olyasmi, mint amikor egy kisgyereket hintáztat az ember. Ha nem jó időben lök a hintán, az nem fog túlzottan felemelkedni. Ám, ha megfelelő pillanatban lökjük meg a hintát, az egyre magasabbra szállhat.
A kutatók modellszámításai szerint a jelenlegi felmelegedés se marad következmények nélkül. Ez persze nem máról holnapra jön majd el, de azzal, hogy most melegebbé válik a légkörünk, még kevésbé lesz szinkronban a rezonancia és a tengelyforgási sebességünk. Emiatt pedig hamarabb válnak hosszabbá a napok is, mint a klímaváltozás nélkül.