یک روز زمینی به‌مدت یک‌میلیارد سال ۱۹٫۵ ساعت بود

با دور‌شدن ماه از زمین با سرعتی آهسته، روزهای زمینی به‌مرور طولانی‌تر می‌شوند؛ اما در‌حدود ۲ میلیارد تا حدود ۶۰۰ میلیون سال پیش، یک روز زمینی تقریباً ۱۹٫۵ ساعت به‌طول می‌انجامید. حالا دانشمندان دلیل این مسئله را پیدا کرده‌اند: تأثیر خورشید بر جوّ زمین برای مقابله با اثر کشندی ماه.

به‌گزارش ساینس‌آلرت، گروهی به سرپرستی هانبو وو و نورمن مورای، اخترفیزیک‌دان‌های دانشگاه تورنتو کانادا، باور دارند که اگر اثر مقابله‌ی خورشید با ماه وجود نداشت، یک روز زمینی امروز بیشتر از ۶۰ ساعت به‌طول می‌انجامید؛ بنابراین، باید این مسئله را هنگام ساخت مدل‌های اقلیمی در نظر بگیریم.

حدود ۴٫۵ میلیارد سال پیش زمانی که ماه شکل گرفت، طول یک روز زمینی که براساس چرخش زمین به دور محور خود تعریف می‌شود، بسیار کمتر بود. سوابق زمین‌شناسی نشان می‌دهند طول روز زمینی به‌مرور افزایش یافته است و دلیل این مسئله عقب‌نشینی تدریجی ماه با سرعت ۳٫۷۸ سانتی‌متر در سال است.

تأثیر گرانشی ماه بر زمین عامل نیروهای کشندی یا جزرومدی اقیانوس‌ها است. با گردش ماه به دور زمین، کشش گرانشی آن بر آب‌ها به برآمدگی اقیانوس‌ها در دو سمت زمین انجامیده است. تأثیر گرانش ماه بر این برآمدگی‌ها مانند ترمز به‌کار می‌آید و چرخش زمین را کُند می‌کند. دانشمندان اغلب اوقات این اثر را به چرخش اسکیت‌بازی تشبیه می‌کنند که برای کاهش سرعت دست‌های خود را باز می‌کند. بدین‌ترتیب، هر صد سال ۱٫۷ میلی‌ثانیه به روز زمینی اضافه می‌شود.

بااین‌حال اقیانوس،‌ تنها سیالی نیست که دورتادور زمین قرار دارد. گاز هم نوعی سیال است که زمین مقدار زیادی از آن را دارد. بر‌اساس توضیحات مورای، نور خورشید باعث نیروی کشندی جوّی با نوع یکسانی از برآمدگی‌ها می‌شود. تأثیر کشش گرانشی خورشید بر این برآمدگی‌های جوّی، نوعی نیروی گشتاوری را روی زمین به‌وجود می‌آورد، با این تفاوت که به‌جای کُند‌کردن چرخش زمین، به آن سرعت می‌بخشد.

ازآن‌جاکه تأثیر ماه بر زمین بسیار قوی‌تر از خورشید بوده است، کاهش حرکت بر افزایش سرعت چرخش سیاره‌مان غالب شد؛ اما در دوره‌ای از تاریخ زمین، طول روزها براثر وجود جوّ ثابت ماندند؛ چراکه جوّ زمین در آن زمان گرم‌تر و درنتیجه بزرگ‌تر بوده است.

دراین‌میان، ویژگی‌ای به نام رزونانس هم در این فرایند ایفای نقش می‌کرد. رزونانس زمانی به‌وجود می‌آید که امواج به‌منظور ایجاد مقارنه، با ارتفاع و سرعتی خاص در جوّ زمین حرکت می‌کردند. سرعت این امواج را تا حدی دما تعیین می‌کند.

پژوهشگران ازطریق مدل‌سازی کامپیوتری دریافتند که در طول دوره‌ی یکنواختی روزهای زمین، دما باعث ایجاد امواجی منطبق با طول روزها شده است. در آن زمان، یک روز معادل ۲۰ ساعت بود و رزونانس یا زمانی که طول می‌کشد یک برآمدگی دورتادور سیاره را بپیماید، هم به ۱۰ ساعت می‌رسید.

اثر افزایش سرعت فرایند جوّی بر سرعت چرخش زمین‌، دقیقاً مخالف اثر کاهش سرعت ناشی از عقب‌نشینی ماه است. مورای این فرایند را به هُل‌دادن کودکی روی تاب تشبیه می‌کند. اگر کودک را هُل دهید و دوره‌ی تناوب تاب ناهمگام باشد، تاب زیاد بالا نمی‌رود؛ اما اگر همگام باشد و کودک را به‌گونه‌ای هُل دهید که تاب در انتهای بازه‌ی حرکتی متوقف شود، هُل‌دادن باعث افزایش تکانه‌ی تاب می‌شود و تاب هم بالاتر می‌رود. این اتفاق دقیقاً همان چیزی است که برای نیروی کشندی و رزونانس جوّی رخ داد.

یافته‌های پژوهشگران در مجله‌ی Science Advances منتشر شده است.