روزهای سیاره ما دقیقاً ۲۴ ساعت نیستند و در طول دهه‌های اخیر، این زمان اندکی طولانی‌تر یا کوتاه‌تر شده است. این تغییرات جزئی در طول شبانه‌روز، هرچند برای زندگی روزمره ما محسوس نیستند، اما برای درک دقیق‌تر دینامیک سیاره بسیار مهم‌اند. پژوهشگران به دنبال علت این نوسانات بلندمدت در سرعت چرخش زمین بوده‌اند و حالا به سرنخ‌های جدیدی دست یافته‌اند.
نوسان هسته درونی زمین و تغییر طول شبانه‌روز
بر اساس پژوهش جدیدی که توسط هویفنگ ژانگ و ماتیو دامبری از دانشگاه آلبرتا هدایت شده، هسته جامد درونی زمین به جلو و عقب حرکت نوسانی دارد. این نوسان در بازه‌ای حدود ۷۰ سال، نزدیک به ۲.۳۵ درجه صورت می‌گیرد. کشش گرانشی هسته بر روی گوشته سنگی بالای خود می‌تواند سرعت چرخش سیاره را اندکی تغییر داده و طول شبانه‌روز را در حد چند میلی‌ثانیه دستخوش دگرگونی کند. این کشف توضیح می‌دهد که چرا طی حدود شش دهه گذشته، طول یک شبانه‌روز نوسان داشته است. در حالی که عواملی مانند جزر و مد و وزش باد نیز تغییرات جزئی ایجاد می‌کنند، نوسان هسته درونی مسئول تغییرات چنددهه‌ای است که از سال ۱۹۶۴ تا ۲۰۱۹ مشاهده شده‌اند.
گرانش هسته، عامل اصلی نوسانات چرخش زمین
دانشمندان برای یافتن علت این تغییرات، سه نیروی احتمالی را بررسی کردند: نیروهای مغناطیسی، فشار آهن مایع (نیروهای توپوگرافی) و نیروی گرانشی هسته جامد درونی. هسته درونی زمین شکلی کاملاً کروی ندارد و دارای برآمدگی‌های کوچکی است که می‌توانند بر گوشته اثر بگذارند. پژوهشگران با مقایسه این فرضیه‌ها با تغییرات ثبت‌شده طول شبانه‌روز از سال ۱۹۶۴ تا ۲۰۱۹ دریافتند که تنها گشتاور گرانشی ناشی از هسته درونی، هم از نظر اندازه و هم از نظر زمان‌بندی، با داده‌ها مطابقت دارد.
برای بررسی حرکت هسته درونی، این پژوهش از بازسازی مبتنی بر امواج لرزه‌ای یی یانگ و شیائودونگ سونگ از دانشگاه پکن (۲۰۲۳) استفاده کرد. این بازسازی نشان داد که هسته درونی نسبت به گوشته حدود ۲.۳۵ درجه در یک جهت و سپس در جهت مخالف می‌چرخد و یک چرخه کامل این نوسان حدود هفت دهه طول می‌کشد؛ این حرکت در سال ۲۰۰۹ متوقف شده و مسیر خود را تغییر داده بود. مدل‌های مغناطیسی و توپوگرافی تغییراتی پیش‌بینی کردند که با داده‌ها همخوانی نداشتند.
نتایج نشان می‌دهد که هسته درونی بیشتر شبیه ماده‌ای است که به‌تدریج جریان پیدا می‌کند تا یک توپ آهنی کاملاً سخت، زیرا شکل برآمدگی‌های آن باید طی حدود ۱۰ سال به‌آرامی تغییر کند. حتی برآمدگی‌های کوچک (ارتفاع ۱۱ تا ۲۹ متر) و چرخش حدود یک درجه‌ای آن‌ها برای ایجاد گشتاور لازم کافی است. این یافته‌ها، که در مجله نیچر منتشر شده‌اند، به شکل‌گیری تصویری روشن‌تر از مناطق عمیق و ناشناخته سیاره ما کمک می‌کنند و نشان می‌دهند که چرخش زمین در مقایسه با ساعت‌های اتمی که زمان رسمی را تنظیم می‌کنند، ثبات بسیار کمتری دارد.
