Форма Земли меняется – она становится одновременно более и менее круглой

Фото из открытых источников

Наша прекрасная большая круглая планета на самом деле не является идеальной сферой. Она вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца, и это вращение приводит к тому, что планета выгибается на экваторе и сплющивается на полюсах.

Эта деформация едва заметна – на снимке Земли из космоса она практически незаметна для большинства людей, – но это известный и нормальный результат законов физики вращения.

Есть только одна большая проблема. Земля, по-видимому, меняет свою форму – парадоксальным образом, становясь одновременно и более, и менее сплющенной, в зависимости от способа измерения.

Согласно новому исследованию геолога Кристофера Коцакиса из Университета Аристотеля в Салониках (Греция), эти изменения ускоряются: темпы подъема полярных регионов примерно удвоились менее чем за 20 лет.

И, по крайней мере, одной из причин этого ускорения может быть таяние льда в самых холодных регионах Земли.

«Наши результаты указывают на ускорение полярного поднятия, сопровождающееся сравнительно возрастающей скоростью экваториального опускания», — пишет Коцакис в статье, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research: Solid Earth. «Это означает, что общая форма твердой Земли становится немного менее плоской».

Земля кажется нам невероятно твердой под ногами, но наш мир несколько более рыхлый, чем может показаться из повседневной жизни. Континенты движутся. Тектонические плиты сталкиваются. И, если рассматривать геологические масштабы времени, поверхность удивительно мягкая.

Если в одном месте накопить массу, то нижележащая земная кора опустится. Если эту массу убрать, то кора постепенно снова поднимется.

Мы можем наблюдать это явление сегодня в тех частях мира, которые были обветрены льдом во время последнего ледникового периода, закончившегося около 11 000 лет назад. Хотя лед давно исчез, земная кора все еще реагирует – процесс, который ученые называют гляциально-изостатической адаптацией.

Но не все происходящие деформации связаны с изменениями, произошедшими давным-давно.

Гренландия и Антарктида стремительно теряют лед, снимая огромные нагрузки с земной коры и позволяя твердой Земле подниматься. Тем временем талая вода перераспределяется по океанам, увеличивая вес в других местах и вдавливая морское дно.

Начиная с 1970-х годов, ученые наблюдают за изменениями, вызванными этим массовым перераспределением в геоиде Земли — неровной, похожей на картофелину форме гравитационного поля планеты, отслеживающей распределение массы.

В 1980-х и большей части 1990-х годов эти изменения, казалось, соответствовали тому, что мы могли бы ожидать от гляциально-изостатической корректировки.

Общая форма геоида, казалось, становилась все более округлой, а экваториальное утолщение сплющивалось, как будто планета приобретала более сферическую форму под действием гравитации.

Затем, в конце 1990-х годов, тенденция изменилась на противоположную.

Однако форма геоида не обязательно отражает форму твердой Земли. Коцакис хотел выяснить, изменяется ли каменистый экзоскелет планеты так же, как и геоид.

Он обратился к измерениям, полученным с помощью глобальной сети станций глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), которые могут отслеживать мельчайшие вертикальные движения земной поверхности во времени, используя данные за период с 1997 по 2015 год для составления карты того, как твердая Земля поднималась и опускалась по всему земному шару.

Вот тут-то и начинается самое интересное.

В период с 1997 по 2000 год полюса Земли поднимались со скоростью примерно 0,5 миллиметра в год. К 2015 году темпы роста увеличились до 1 миллиметра в год. Каменистая Земля на полюсах размягчалась с ускоряющейся скоростью. И противоположная часть тоже двигалась.

Вблизи экватора твердая Земля опускалась, причем скорость этого процесса также увеличивалась в течение периода исследования. Если сложить эти два фактора — поднятие полюсов и опускание экватора — то получится, что каменистая поверхность Земли становилась все менее плоской.

Но её гравитационная форма оказывала противоположное воздействие. Расчеты Коцакиса показали, что геоид становится все более сплющенным — именно ту тенденцию, которую ученые наблюдали с начала века.

Это звучит противоречиво, но есть удивительно простая причина, по которой эти два измерения могут отклоняться в противоположных направлениях. По мере таяния льда на полюсах, твердая земля, которую он утяжелял, начинает отскакивать.

Но масса талой воды должна куда-то деваться, и часть её перераспределяется в сторону более низких широт, перенося туда свой вес и размягчение.

Однако гравитация реагирует на саму массу. Перемещение массы от полюсов к более низким широтам делает гравитационную форму Земли более плоской. Таким образом, твердая скалистая часть Земли становится менее сжатой, в то время как перераспределение воды — а следовательно, и массы — приводит к большему сжатию геоида.

«Хотя такое поведение может показаться нелогичным, если рассматривать его в контексте одновременного уменьшения степени сплющивания твердой Земли, эти два эффекта физически совместимы», — пишет Коцакис.

Полученные результаты подчеркивают, насколько важно рассматривать нашу планету с разных сторон. Ни изменение массы, ни изменение поверхности сами по себе не дают полной картины.

Только объединяя различные виды измерений, мы можем увидеть сложное взаимодействие сил, формирующих наш постоянно меняющийся мир.