لماذا يبلغ عدد ساعات اليوم 24 ساعة؟.. علماء فلك يوضحون

تجول العديد من الأسئلة المختلفة حول كوكب الأرض وعدد ساعات اليوم به في خاطر الكثير، فمنا من يُفكر في بعض الأحيان عن أسباب عدم زيادة ساعات اليوم عن 24 ساعة فقط، كما يتساءل آخرون بين الحين والآخر عن من مخترع نظام ال24 ساعة الذي يعمل به الكون بأكمله، ليأتي عددًا من علماء الفلك بجامعتي تورنتو وجامعة بوردو للإجابة على كل تلك الأسئلة.
عدد ساعات اليوم
يبلغ طول يوم الأرض 24 ساعة فقط، بفضل التوازن المؤقت بين قوى المد والجزر الجاذبية من القمر والشمس، إذ أنه عندما تشكل القمر قبل حوالي 4.5 مليار سنة، كان أقرب بكثير إلى الأرض مما هو عليه الآن وكان كوكبنا يدور بشكل أسرع بكثير، بطول يوم أقل من 10 ساعات، ومنذ ذلك الحين، يتحرك القمر تدريجيًا إلى الخارج، ويسرق بعض الزخم الزاوي للأرض، مما أدى إلى تباطؤ دوران الأرض اليوم.
ومع ذلك بالمعدل الذي يتحرك به القمر بعيدًا عنا- يقاس ب 1.49 بوصة (3.78 سم) سنويًا من خلال التجارب باستخدام عاكسات الليزر التي تركها رواد فضاء أبولو على القمر- كان يجب أن يتباطأ كوكبنا إلى درجة وجود 60 ساعة في اليوم، إذن ما الذي أبطأ التباطؤ؟
لماذا يبلغ يوم الأرض 24 ساعة؟
علماء الفلك من جامعة تورنتو وجامعة بوردو، بقيادة هانبو وو من تورنتو أوضحوا أن كل ذلك مرتبط بالتوازن في عزم الدوران الناتج عن المد الحراري في الغلاف الجوي للأرض ومد وجزر الجاذبية المنبثقة من القمر، وكما نعلم فإن جاذبية القمر تسحب محيطات الأرض، مما يؤدي إلى ارتفاع المد والجزر على جانبي الكوكب حيث يتبع انتفاخ المحيط القمر حول كوكبنا.
والمزيد من الكتلة في انتفاخ المد والجزر في المحيط يعني أن جاذبية القمر تسحبه أكثر، وإلى جانب تأثيرات الاحتكاك بين المد والجزر في المحيط وقاع البحر، فإن النتيجة النهائية هي تباطؤ دوران الأرض بنحو 1.7 مللي ثانية كل قرن.
ومع ذلك، فإن المد الحراري في الغلاف الجوي للأرض قادر على مواجهة هذا التأثير المكسور إذا دخلت الفترة التي يتردد صداها حول الكوكب في صدى مع دوران الأرض، إذ تتحكم درجة حرارة الغلاف الجوي في سرعة الموجات الحرارية، ومع ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي تتضخم، مما يخلق نوعا آخر من الانتفاخ.
يقول نورمان موراي، من المعهد الكندي للفيزياء الفلكية النظرية في جامعة تورنتو، في بيان إن ضوء الشمس ينتج أيضًا مد في الغلاف الجوي مع نفس أنواع الانتفاخات، وتسحب جاذبية الشمس هذه الانتفاخات الجوية، مما ينتج عنه عزم دوران على الأرض، ولكن بدلًا من إبطاء دوران الأرض مثل القمر، فإنه يسرعها.
وبالنسبة لمعظم تاريخ الأرض، كان المد والجزر القمري أقوى 10 مرات من المد الحراري، مما أدى إلى تباطؤ دوران الأرض، ومع ذلك، استنادًا إلى نماذج الدوران العالمي في الغلاف الجوي والأدلة الجيولوجية للنطاقات في الصخور الرسوبية المقابلة للمد والجزر الربيعي في الماضي، تغير كل هذا بين 2.2 مليار و600 مليون سنة مضت، ومع ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي (كما يتضح من قلة التجلد خلال هذه الفترة)، نما المد الحراري بشكل أكبر وأسرع حتى دخلت في تردد رنين مع دوران الأرض.
ومنذ حوالي 2.2 مليار سنة، بدأ المد الحراري في السفر حول الأرض بفترة تقارب 10 ساعات، بينما كان طول يوم الأرض 19.5 ساعة، بعبارة أخرى، سافر المد الحراري حول الأرض مرتين لكل دوران للأرض على محورها، وهو صدى 2: 1 أدى هذا الرنين إلى تضخيم المد والجزر الحراري، لذلك نما انتفاخ الغلاف الجوي بشكل أكبر وأصبح سحب الشمس كبيرًا بما يكفي لمطابقة القمر.
ونتيجة لذلك، بدأ تباطؤ دوران الأرض بسبب المد والجزر في القمر يقابله التسارع الذي تكبده المد الحراري، خلال تلك الفترة الزمنية الطويلة بين 2.2 مليار سنة و600 مليون سنة مضت، لم يستمر طول يوم الأرض في التباطؤ، ولكنه ظل عند 19.5 ساعة، وفي نهاية المطاف، خرجت قوتا المد والجزر عن المزامنة، وعلى مدى ال 600 مليون سنة الماضية، بدأ دوران الأرض في التباطؤ مرة أخرى، واليوم يبلغ طول اليوم 24 ساعة، بينما يستغرق المد الحراري 22.8 ساعة للسفر حول الأرض.
ومع ذلك، لم يتم إصلاح الوضع على الرغم من أن القياسات الحديثة وجدت أن دوران الأرض يتسارع بشكل هامشي، إلا أن الأرض على المدى الطويل ربما لن تعود إلى أيام قوى المد والجزر التي توازن بعضها البعض، بدلًا من ذلك، يمكن لتغير المناخ أن يحرك المد الحراري بعيدًا عن التزامن مع دوران الكواكب، مما يزيد من تأثير المد والجزر القمري على إبطاء الكوكب.
يوضح «موراي»: بينما نزيد درجة حرارة الأرض مع الاحترار العالمي، فإننا نجعل هذا التردد الرنيني يتحرك أعلى- نحن نحرك غلافنا الجوي بعيدًا عن الرنيننتيجة لذلك، هناك عزم دوران أقل من الشمس، وبالتالي فإن طول اليوم سيصبح أطول في وقت أقرب مما كان عليه بخلاف ذلك.