به گزارش «اسپیس»، حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، زمانی که احتمالا در اثر آنچه فرضیه «برخورد بزرگ» خوانده می‌شود، ماه شکل گرفت و بسیار نزدیک‌تر از اکنون به زمین قرار داشت، به بیان دیگر در زمانی که سیاره ما بسیار سریع‌تر از اکنون به دور خود می‌چرخید، طول ‌شبانه‌روز کمتر از ۱۰ ساعت بود.

از آن زمان به بعد، ماه به‌تدریج از زمین دور شد و مقداری از تکانه زاویه‌ای زمین را گرفت و در نتیجه، چرخش زمین کند شد و به اینجا رسید که همان‌طور که همه می‌دانیم، یک شبانه‌روز روی زمین اینک ۲۴ ساعت طول می‌کشد.

آزمایش‌ها با استفاده از بازتابنده‌های لیزری که فضانوردان آپولو روی ماه به‌جا گذاشته بودند، نشان می‌دهد ماه هر سال ۳.۷۸ سانتی‌متر از ما دور می‌شود. با در نظر گرفتن سرعتی که ماه از ما دور می‌شود، سیاره ما قاعدتا باید به نقطه‌ای رسیده باشد که طول شبانه‌روز آن ۶۰ ساعت شود. اما به‌راستی چه چیزی باعث می‌شود که روند کند شدن چرخش زمین، کاهش یابد و طول شبانه‌روز ۲۴ ساعت باشد؟

ستاره‌شناسان دانشگاه تورنتو و دانشگاه بوردو به سرپرستی «هانبو وو» از دانشگاه تورنتو اینک پاسخ این پرسش را یافته‌اند. به گمان آن‌ها، همه این‌ مسائل به تعادل در گشتاورهای ایجاد‌شده در اثر نیروهای کشند حرارتی در جو زمین و نیروهای کشندی گرانشی ناشی از ماه مربوط می‌شود.

همان‌طور که می‌دانیم گرانش ماه، اقیانوس‌های زمین را به سوی خود می‌کشد و درنتیجه، هنگامی که آب بالا‌آمده اقیانوس‌ها مسیر حرکت ماه را دنبال می‌کند، در سوی مخالف خود بر روی زمین، جزر و مد ایجاد می‌کند.

میزان بیشتر در برآمدگی جزر و مدی اقیانوس به این معنی است که گرانش ماه، آن را بیشتر به سمت خود می‌کشد و همراه با اثرات اصطکاک میان جزر و مد اقیانوس و کف دریا، نتیجه نهایی‌اش این می‌شود که سرعت چرخش زمین به میزان حدود ۱.۷ میلی‌ثانیه در هر قرن کاهش یابد.

بااین‌حال، اگر دوره تناوبی که در آن کشندهای حرارتی دورتادور زمین می‌پیچند، با چرخش زمین رزونانس کنند [یعنی با همان بسامد، نوسان کنند]، کشندهای حرارتی در اتمسفر زمین می‌توانند این اثر گسست را خنثی و بی‌اثر کنند.

دمای جو سرعت امواج حرارتی را کنترل می‌کند و وقتی که اتمسفر گرم می‌شود، متورم می‌شود و نوع دیگری برآمدگی ایجاد می‌کند.

نورمن موری، از موسسه کانادایی اخترفیزیک نظری در دانشگاه تورنتو، می‌گوید: «نور خورشید نیز کشند اتمسفری با همان نوع از برآمدگی‌ها را ایجاد می‌کند. گرانش خورشید این برآمدگی‌های جوی را به سوی خود می‌‌کشد و گشتاوری روی زمین ایجاد می‌کند، اما به‌جای اینکه مانند ماه، چرخش زمین را آهسته کند، سرعت آن را افزایش می‌دهد.»

در غالب اوقات طی تاریخ زمین، نیروی کشندی ماه ۱۰ برابر از نیروهای کشندی حرارتی بیشتر بوده است و درنتیجه، چرخش زمین کندتر شده است. بااین‌حال، بر اساس مدل‌های چرخش سراسری جو و همچنین شواهد زمین‌شناسی در شیارهای سنگ‌های رسوبی مربوط به جزر و مدهای کامل [و حداکثری] و کهکشند [خفیف‌ترین نوع جزر و مد] در گذشته، همه این‌ها بین ۲.۲ میلیارد تا ۶۰۰ میلیون سال پیش تغییر کرده است.

نبود یخسارش در این دوره و این‌که در این بازه زمانی شاهد شکل‌گیری لایه همیشه منجمد خاک نیستیم، نشان می‌دهد که اتمسفر در این دوره گرم شده است. ازاین‌رو با گرم شدن جو، کشندهای حرارتی بزرگ‌تر و سریع‌تر شدند تا اینکه با بسامد چرخش زمین دچار رزونانس یا اصطلاحا تشدید شدند. رزونانس یا تشدید نوعی تقویت بسامد است.

مثال رایجش این است که کودکی سوار بر تاب شده و هم‌زمان با رسیدن به انتهای قوس موقع تاب خوردن، در زمان مناسب هل داده می‌شود و ازاین‌رو سریع‌تر و تا ارتفاع بالاتری تاب می‌خورد. در طبیعت نیز چیزی مشابه با این پدیده رخ می‌دهد.

کشند حرارتی حدود ۲.۲ میلیارد سال پیش، با دوره تناوبی نزدیک به ۱۰ ساعت، شروع به حرکت به دور زمین کرد، این در حالی است که طول شبانه‌روز در آن زمان تنها ۱۹.۵ ساعت بود. به بیان دیگر، کشندهای حرارتی به ازای هر دور چرخش زمین حول محور خود، دو بار دور زمین می‌چرخیدند، رزونانس یا تشدید ۲.۱.

این تشدید سبب تقویت کشندهای حرارتی شد و ازاین‌رو، برآمدگی جو بزرگ‌تر شد و کشش خورشید به اندازه‌ای افزایش یافت که با کشش ماه برابر شد.

درنتیجه، کاهش سرعت چرخش زمین در اثر نیروهای کشندی ماه، با افزایش سرعت ناشی از کشند حرارتی برابر و متعادل شد. ازاین‌رو، روند کند شدن طول شبانه‌روز در آن دوره زمانی طولانی، بین ۲.۲ میلیارد سال تا ۶۰۰ میلیون سال پیش، ادامه نیافت، بلکه روی ۱۹.۵ ساعت باقی ماند.

درنهایت، دو نیروی کشندی از تعادل و هماهنگی خارج شدند و طی ۶۰۰ میلیون سال گذشته، سرعت چرخش زمین دوباره شروع به کند شدن کرد. امروزه طول شبانه‌روز ۲۴ ساعت است، درحالی‌که کشند حرارتی ۲۲.۸ ساعت طول می‌کشد تا دور زمین بچرخد.

بااین‌حال، این وضعیت ثابت نمی‌ماند. اگرچه اندازه‌گیری‌های اخیر نشان داده‌اند که چرخش زمین با سرعتی اندک افزایش می‌یابد و در درازمدت احتمالا زمین به روزهایی که نیروهای کشندی با یکدیگر برابر بودند، بازنخواهد گشت. در مقابل، تغییرات اقلیمی ممکن است اثر نیروهای کشندی حرارتی را تغییر دهد و به عبارتی اثر جزر و مد ماه را بر کند شدن حرکت زمین افزایش دهد.

موری می‌گوید ما هم‌زمان بااینکه دمای زمین را درنتیجه گرمایش جهانی افزایش می‌دهیم، این بسامد تشدید را نیز بالاتر می‌بریم – و اتمسفرمان را از این‌که دستخوش این رزونانس شود، دورتر می‌کنیم. در نتیجه، گشتاور کمتری از سوی خورشید وجود خواهد داشت و ازاین‌رو، روند طولانی‌تر شدن مدت شبانه‌روز، سریع‌تر اتفاق می‌افتد. این یافته‌ها پنجم ژوئیه در مجله «ساینس ادونسز» منتشر شده‌اند.