Исследование NASA решает две загадки о колебаниях Земли

Ученые NASA, используя спутниковые данные о движении воды по планете, решили две загадки, связанные с колебаниями вращения Земли — одну новую и одну вековой давности. Исследование может улучшить наши знания о климате прошлого и будущего.

Хотя настольный глобус всегда плавно вращается вокруг оси, проходящей через полюса, реальная планета колеблется. Ось вращения Земли медленно дрейфует; с начала наблюдений максимальное отклонение составило 37 футов (12 метров). Эти колебания не влияют на повседневную жизнь, но их необходимо учитывать для точной работы GPS, спутников дистанционного зондирования Земли и наземных обсерваторий. В статье, опубликованной на прошлой неделе в Science Advances, Сурендра Адхикари и Эрик Айвинс из Лаборатории реактивного движения NASA исследовали, как движение воды по планете влияет на эти колебания.

Резкий поворот на восток

Около 2000 года ось вращения Земли резко повернула на восток и теперь дрейфует почти в два раза быстрее — почти на 7 дюймов (17 см) в год. Ученые предполагали, что причиной может быть потеря массы быстро тающими ледяными щитами Гренландии и Антарктиды. Однако расчеты с использованием данных миссии GRACE показали, что этих изменений недостаточно для объяснения нового направления и ускорения дрейфа. Исследователи обнаружили ответ в Евразии. «Основная причина — дефицит воды в Евразии: на Индийском субконтиненте и в районе Каспийского моря», — сказал Адхикари. Регион теряет водную массу из-за истощения водоносных горизонтов и засухи. Эффект оказался столь значительным, потому что ось вращения особенно чувствительна к изменениям, происходящим около 45 градусов северной и южной широты.

Новый взгляд на старую загадку

В процессе работы ученые неожиданно нашли решение для старой проблемы, сбивавшей с толку исследователей с 1899 года. Каждые 6–14 лет ось вращения отклоняется примерно на 20–60 дюймов (0,5–1,5 м) к востоку или западу от общего направления дрейфа. Сравнив данные GRACE об изменениях в запасах воды на суше с графиком этих колебаний, ученые обнаружили поразительное сходство. Сухие годы в Евразии соответствовали восточным отклонениям, а влажные — западным. Когда наблюдения GRACE за изменениями массы наземных вод с апреля 2002 по март 2015 года были введены в классические физические уравнения, результаты почти точно совпали с наблюдаемыми колебаниями. «Мы установили причину», — сказал соавтор Айвинс.

Это открытие предполагает, что 115-летняя запись восточно-западных колебаний земной оси может быть точной записью изменений в запасах воды на суше. «Исторические записи полярного движения обладают глобальной чувствительностью и исключительной точностью. Наше исследование показывает, что эти архивные данные можно использовать для получения важной информации об изменениях континентальных запасов воды и ледяных щитов с течением времени», — отметил Айвинс.