Tvar Země se mění – zároveň se stává kulatějším i méně kulatým

Naše krásná, velká a kulatá planeta ve skutečnosti není dokonalou koulí. Jak se otáčí kolem své osy a zároveň obíhá kolem Slunce, způsobuje rotace její vyboulení na rovníku a zploštění na pólech. Tato deformace je nepatrná – při pohledu na snímek Země z vesmíru ji lidské oko prakticky nemá šanci zaznamenat – avšak jde o známý a zcela běžný důsledek fyzikálních zákonů rotace.

Je tu však jeden zásadní problém. Zdá se, že Země mění svůj tvar – paradoxně se stává zároveň více i méně zploštělou, v závislosti na tom, jakým způsobem tento jev měříme. Podle nové studie geologa Christophera Kotsakise z Aristotle University of Thessaloniki v Řecku se tato změna zrychluje; rychlost, s jakou se polární oblasti „zvedají“, se za méně než 20 let přibližně zdvojnásobila. Jednou z příčin tohoto zrychlení může být tání ledu v nejchladnějších oblastech Země.

„Naše výsledky naznačují zrychlení zdvihu v polárních oblastech, doprovázené odpovídajícím nárůstem rychlosti poklesu v rovníkových oblastech,“ píše Kotsakis ve studii zveřejněné v časopise Journal of Geophysical Research: Solid Earth. „To znamená, že celkový tvar pevné Země se stává o něco méně zploštělým.“

Ačkoliv se nám Země pod nohama jeví jako naprosto pevná, ve skutečnosti je o něco poddajnější, než by se z pohledu našeho každodenního lidského života mohlo zdát. Kontinenty se pohybují. Tektonické desky do sebe narážejí. A v geologickém časovém měřítku je zemský povrch překvapivě tvárný. Pokud na určitém místě nahromadíte hmotu, zemská kůra pod ní poklesne. Když tuto hmotu odstraníte, kůra se postupně opět vrátí do původní polohy – jako by byla pružná.

Tento jev můžeme dnes pozorovat v částech světa, které byly během poslední doby ledové – jež skončila přibližně před 11 000 lety – zatíženy masivními vrstvami ledu. Ačkoliv led již dávno zmizel, zemská kůra na tuto zátěž stále reaguje; vědci tento proces nazývají glaciální izostatické vyrovnávání. Ne všechny probíhající deformace však souvisejí se změnami z dávné minulosti.

Grónsko a Antarktida rychle přicházejí o led, čímž se zemská kůra pod nimi zbavuje obrovské zátěže a pevná část Země začíná stoupat. Voda z tajícího ledu se zároveň přerozděluje v oceánech, kde zvyšuje hmotnost a tlačí mořské dno směrem dolů.

Již od 70. let 20. století vědci sledují změny, které toto přesouvání hmoty vyvolává v zemském geoidu – tedy v nepravidelném, bramboře podobném tvaru gravitačního pole naší planety, který odráží rozložení hmoty.

V 80. a po velkou část 90. let minulého století se zdálo, že tyto změny odpovídají tomu, co lze očekávat v důsledku glaciostatického vyrovnávání. Celkový tvar geoidu se zdánlivě stával kulatějším – rovníkové vydutí se zmenšovalo, jako by planeta z gravitačního hlediska nabývala sféričtějšího tvaru. Koncem 90. let se však tento trend obrátil.

Tvar geoidu však nutně neodráží tvar pevné Země. Kotsakis chtěl zjistit, zda se kamenná „kostra“ planety mění stejným způsobem jako geoid. Využil proto měření z celosvětové sítě stanic globálních navigačních satelitních systémů (GNSS), které dokážou v čase sledovat nepatrné vertikální pohyby zemského povrchu. Z dat za období let 1997 až 2015 zmapoval, jak pevná Země v různých částech světa stoupá či klesá.

A právě zde začíná být situace zajímavá. V letech 1997 až 2000 se zemské póly zvedaly rychlostí přibližně 0,5 milimetru za rok. Do roku 2015 se tato rychlost zvýšila na 1 milimetr za rok. Kamenná hmota Země se na pólech „narovnávala“ – a tento proces se zrychloval. A v pohybu byl i opačný jev – změna v oblasti rovníku.

V oblasti rovníku pevný zemský povrch klesal, přičemž rychlost tohoto poklesu v průběhu sledovaného období rostla. Když tyto dva jevy spojíme – zdvihání pólů a pokles rovníku – zjistíme, že pevný zemský povrch byl postupně méně zploštělý. Jeho gravitační tvar se však vyvíjel přesně opačným směrem.

Kotsakisovy výpočty ukázaly, že geoid se stával stále více zploštělým – což přesně odpovídá trendu, který vědci pozorují již od přelomu století. Může to znít protichůdně, avšak existuje překvapivě prostý důvod, proč se tyto dva ukazatele mohou vyvíjet opačnými směry.

Jak na pólech taje led, pevná země, kterou dříve zatěžoval, se začíná opět zvedat. Hmota vzniklá táním ledu se však musí někam přesunout – část jí putuje do nižších zeměpisných šířek, kam s sebou přenáší svou váhu i tlak, který způsobuje stlačování podloží.

Gravitace však reaguje na samotnou hmotu. Přesun hmoty od pólů směrem k nižším zeměpisným šířkám způsobuje, že gravitační tvar Země je plošší. Pevná, horninová část Země je tedy méně stlačená, zatímco přerozdělení vody – a tím i hmoty – způsobuje, že geoid je naopak stlačený více.

„Ačkoliv se toto chování může jevit jako protichůdné, vezmeme-li v úvahu současný pokles zploštění pevné Země, oba jevy jsou fyzikálně slučitelné,“ píše Kotsakis.

Zjištění podtrhují, jak je důležité nahlížet na naši planetu z více úhlů. Ani samotné přesuny hmoty, ani změny na povrchu neposkytují úplný obraz. Teprve kombinací různých typů měření můžeme odhalit složité vzájemné působení sil, které formují náš neustále se měnící svět.

Zdroj: https://www.sciencealert.com/earths-shape-is-changing-becoming-rounder-and-less-round-at-the-same-time

autor: František Martinek