هل يبلغ طول يوم الأرض 24 ساعة فعلا؟!

تخبرنا الساعات أن اليوم الكامل على الأرض يدوم 24 ساعة، أو 1440 دقيقة أو 86400 ثانية. لكن هذا الرقم ليس دقيقا ولا ثابتا.

ويعتمد الطول الدقيق لليوم على الأرض على المدة التي يستغرقها كوكبنا لإكمال دورة واحدة، والتي غالبا ما تتغير بشكل طفيف جدا، وذلك بفضل الأحداث الدرامية، مثل الزلازل والانفجارات البركانية، بالإضافة إلى التحولات الأكثر دقة التي يسببها المعدن السائل الموجود في اللب الخارجي للأرض والذي يدور حول اللب الداخلي الصلب.

ويقول العلماء إن هذه الاضطرابات التي تحدث على مستوى المللي ثانية صغيرة ولا يمكن التنبؤ بها، لكن قياسها مفيد للعلم.

وأوضح أولريش شرايبر، الأستاذ في جامعة ميونيخ التقنية (TUM) في ألمانيا: “إن التقلبات في الدوران ليست مهمة فقط لعلم الفلك، بل نحن بحاجة إليها أيضا بشكل عاجل لإنشاء نماذج مناخية دقيقة وفهم أفضل لظواهر الطقس مثل ظاهرة النينيو”. مضيفا أنه بالوضع الحالي “كلما كانت البيانات أكثر دقة، كانت التوقعات أكثر دقة”.

وقام شرايبر وزملاؤه بقياس هذه التغيرات الدقيقة للغاية في طول اليوم بدقة غير مسبوقة. واستخدموا جيروسكوبا (مدوارا) حلقيا ليزريا، وهو عبارة عن “مضمار سباق” بعرض 4 أمتار (13.1 قدما) يقع في غرفة مضغوطة في منشأة Geodetic Observatory Wettzell في ألمانيا.

ويوضع الجهاز في الصخر على عمق 6 أمتار (19.6 قدما)، لذا تتأثر أشعة الليزر فقط بالتغيرات في دوران الأرض وليس بالعوامل البيئية الأخرى، وفقا لفريق البحث.

ويتميز الجيروسكوب بشعاعي ليزر، أحدهما يتحرك في اتجاه عقارب الساعة والآخر عكس اتجاه عقارب الساعة.

وإذا كانت الأرض متوازنة تماما، فإن كلا الشعاعين سيسافران بنفس المسافة. لكن الجهاز يخضع لنفس التذبذبات التي تتعرض لها الأرض، لذا فإن أحد شعاعي الليزر يغطي مسافة أقل قليلا من الآخر.

ومن خلال حساب هذا الاختلاف، وجد شرايبر وزملاؤه أن دوران كوكبنا يتغير قليلا مع مرور الوقت، حيث يتقلب بما يصل إلى 6 مللي ثانية على مدى فترات تستمر لبضعة أسابيع أو نحو ذلك. ومع هذه النتائج، يظل صحيحا أن اليوم على الأرض يبلغ نحو 24 ساعة.

وقد أبلغوا عن نتائجهم في ورقة بحثية نُشرت في مجلة Nature Photonics. وفي الأشهر المقبلة، يخطط الفريق لتحسين جيروسكوب الليزر بشكل أكبر، بحيث يوفر قياسات أكثر دقة.