Gün uzunluğu dalgalanmaları - Day length fluctuations
Günün uzunluğu ( LOD uzun vadede arttı), Dünya tarihinin nedeniyle gelgit etkileri , ayrıca daha kısa bir ölçekte dalgalanmalara açıktır. Atomik saatler ve uydu lazer ölçümleri ile yapılan kesin zaman ölçümleri , LOD'nin bir dizi farklı değişikliğe tabi olduğunu ortaya çıkarmıştır. Bu ince varyasyonların birkaç haftadan birkaç yıla kadar değişen dönemleri vardır. Dinamik atmosfer ve Dünya'nın kendisi arasındaki etkileşimlere atfedilirler . Uluslararası Yer Dönme ve Referans Sistemleri Servis değişiklikleri izler.
Giriş
Dış torkların yokluğunda, tüm sistem olarak Dünya'nın toplam açısal momentumu sabit olmalıdır. İç torklar, göreceli hareketler ve Dünya'nın çekirdeğinin, mantosunun, kabuğunun, okyanusların, atmosferin ve kriyosferin kitlesel olarak yeniden dağıtılmasından kaynaklanmaktadır . Toplam açısal momentumu sabit tutmak için , bir bölgedeki açısal momentumdaki bir değişikliğin, diğer bölgelerdeki açısal momentum değişiklikleriyle mutlaka dengelenmesi gerekir.
Kabuk hareketleri ( kıtaların sürüklenmesi gibi ) veya kutup başlarının erimesi yavaş seküler olaylardır. Çekirdek ve manto arasındaki karakteristik eşleşme süresinin on yıl civarında olduğu tahmin edilmektedir ve Dünya'nın dönme hızının "on yıllık dalgalanmaları" olarak adlandırılanların , çekirdek içindeki, mantoya aktarılan dalgalanmalardan kaynaklandığı düşünülmektedir. Gün uzunluğu (LOD), birkaç yıldan haftalara kadar olan zaman ölçekleri için bile önemli ölçüde değişir (Şekil) ve LOD'de gözlemlenen dalgalanmalar - harici torkların etkileri ortadan kaldırıldıktan sonra - dahili torkların etkisinin doğrudan bir sonucudur. . Bu kısa vadeli dalgalanmalar büyük olasılıkla katı Dünya ile atmosfer arasındaki etkileşimden kaynaklanıyor.
Gözlemler
Atmosferik açısal momentumun (AAM) eksenel bileşenindeki herhangi bir değişikliğe, Dünya'nın kabuğunun ve mantosunun açısal momentumundaki karşılık gelen bir değişiklik eşlik etmelidir (açısal momentumun korunumu yasasına bağlı olarak). Çünkü atalet momenti sistemi mantle kabuk sadece hafif atmosferik basınç yükü etkilenir, bu esas olarak bir değişikliği gerektirir açısal hız katı Earth; yani , LOD değişikliği. LOD şu anda sadece birkaç saatlik entegrasyon süreleri üzerinden yüksek bir doğrulukla ölçülebilir ve atmosferin genel sirkülasyon modelleri , modeldeki AAM'deki değişikliklerin yüksek hassasiyetle belirlenmesine izin verir. AAM ve LOD arasındaki bir karşılaştırma, bunların yüksek oranda ilişkili olduğunu göstermektedir. Özellikle, 3 Şubatta maksimize edilen 0.34 milisaniyelik bir genliğe sahip yıllık bir LOD periyodu ve 8 Mayıs'ta maksimize edilen 0.29 milisaniye genlikli altı aylık bir periyot ve ayrıca 0.1 mertebesinde 10 günlük dalgalanmalar kabul edilir. milisaniye. El Niño olaylarını yansıtan sezonlar arası dalgalanmalar ve yarı iki yılda bir gerçekleşen salınımlar da gözlemlenmiştir. Haftalardan birkaç yıla kadar zaman ölçeklerinde LOD'deki değişikliklerin çoğunun AAM'deki değişikliklerden heyecan duyduğu konusunda artık genel bir fikir birliği var.
Açısal momentum değişimi
Atmosfer ile dünyanın gaz olmayan kısımları arasındaki açısal momentum değişiminin bir yolu buharlaşma ve çökelmedir. Su döngüsü okyanus ve atmosfer arasındaki su, büyük miktarlarda hareket eder. Su kütlesi (buhar) yükseldikçe, açısal momentumun korunmasına bağlı olarak dönüşü yavaşlamalıdır. Aynı şekilde yağmur olarak düştüğünde, açısal momentumu korumak için dönme hızı artacaktır. Su kütlesinin okyanuslardan atmosfere veya tersine herhangi bir net küresel transferi, LOD'ye yansıyacak olan katı / sıvı Dünya'nın dönüş hızında bir değişiklik anlamına gelir.
Gözlemsel kanıtlar, yaklaşık 10 günden daha uzun süreler için AAM değişikliği ile buna karşılık gelen LOD değişikliği arasında önemli bir zaman gecikmesi olmadığını göstermektedir. Bu , Ekman katmanının dönüş süresi olan yaklaşık 7 günlük bir zaman sabiti ile yüzey sürtünmesi nedeniyle atmosfer ile katı Dünya arasında güçlü bir bağlantı anlamına gelir . Bu dönme süresi, atmosferik eksenel açısal momentumun Dünya yüzeyine aktarımı için karakteristik zamandır ve bunun tersi de geçerlidir.
Dünya ile atmosfer arasında eksenel açısal momentumun aktarılmasında en etkili olan yerdeki bölgesel rüzgar bileşeni, atmosferin katı dönüşünü tanımlayan bileşendir. Bu bileşenin bölgesel rüzgarı , zemine göre ekvatorda u genliğine sahiptir; burada u > 0, aşırı dönüşü ve u < 0, katı Dünya'ya göre geriye dönük dönüşü belirtir. Diğer tüm rüzgar terimleri, AAM'yi yalnızca enlemle yeniden dağıtır; bu, dünya genelinde ortalaması alındığında iptal edilen bir etkidir.
Yüzey sürtünmesi, atmosferin geri dönüş durumunda Dünya'dan açısal momentumu ' almasına' veya süper dönüş durumunda Dünya'ya bırakmasına izin verir . Daha uzun zaman ölçeklerinde ortalama alındığında, katı Dünya ile AAM alışverişi gerçekleşmez. Dünya ve atmosfer ayrılmıştır. Bu, sert dönüşten sorumlu zemin seviyesinde bölgesel rüzgar bileşeninin ortalamada sıfır olması gerektiği anlamına gelir. Gerçekten de, yaklaşık ± 30 ötesine orta enlemlerde (batı) zemin gösterir batı rüzgarlarına iklim ortalama bölgesel rüzgar gözlenen meridyen yapısı o düşük (doğudan) enlem ve doğu rüzgarlar enlem- Alizeler , yanı sıra kutuplara yakın ( hakim rüzgarlar ). Atmosfer, alçak ve yüksek enlemlerde Dünya'dan açısal momentum alır ve aynı miktarı orta enlemlerde Dünya'ya aktarır.
Rijit bir şekilde dönen bölgesel rüzgar bileşeninin herhangi bir kısa vadeli dalgalanmasına, LOD'de karşılık gelen bir değişiklik eşlik eder. Bu etkinin büyüklük sırasını tahmin etmek için, toplam atmosferin yüzey sürtünmesi olmaksızın u (m / s cinsinden) hızıyla katı bir şekilde döndüğü düşünülebilir . Daha sonra bu değer, Δ τ gününün uzunluğunun (milisaniye cinsinden) karşılık gelen değişikliği ile ilişkilidir.
Δ τ ≈ 0.34 ms'lik gün uzunluğundaki değişimin yıllık bileşeni, u ≈ 0.9 m/s'lik bir süperrotasyona ve Δ τ ≈ 0.29 ms'den u ≈ 0.8 m/s'ye altı aylık bileşene karşılık gelir .
Ayrıca bakınız
Referanslar
daha fazla okuma
- Lambeck, Kurt (2005). Dünyanın değişken dönüşü: jeofizik nedenler ve sonuçlar (Dijital olarak basılmış 1. baskı. baskı). Cambridge: Cambridge University Press . ISBN 9780521673303.