Zăpada, musonii și oceanele modifică anual centrul de masă al Pământului
Schimbările sezoniere redistribuie suficientă apă pe glob pentru a deplasa centrul de masă al planetei cu fracțiuni de țol față de centrul său geometric, arată cercetări bazate pe urmărirea satelitară de ultraînaltă precizie. Deși mișcarea pare minusculă, ea contează pentru navigația satelitară și măsurătorile de altitudine, care se raportează la acest punct.
O echipă condusă de Laboratorul de Propulsie cu Reacție al NASA a propus o metodă de calcul al oscilațiilor sezoniere cu precizie extremă. Tehnica și concluziile sunt detaliate într-un studiu publicat în Geophysical Journal International.
Dacă Pământul ar fi o bilă rigidă, centrul său de masă ar coincide cu centrul geometric. În realitate, planeta se deformează sub greutatea apei, gheții și aerului, iar centrul de masă se rotește continuu în jurul centrului geometric cu până la câțiva milimetri.
Ultimele două estimări internaționale, din 2017 și 2023, diferă între ele cu 0,27 țoli (7 milimetri), aproximativ înălțimea a trei monede suprapuse — o diferență aproape la fel de mare ca mișcarea însăși. Pentru a reduce incertitudinea, geofizicianul Donald Argus de la JPL a condus dezvoltarea unei metode noi, bazate pe urmărirea satelitară de ultraînaltă precizie.
Sateliții orbitează natural în jurul centrului de masă al Pământului, ghidați de gravitație. Variații minuscule ale distanței dintre sateliți și stațiile terestre reflectă deplasarea acestui centru. Metoda combină urmărirea GPS cu date orbitale de la mai mulți sateliți aflați pe orbite joase și ține cont de deformarea scoarței terestre sub greutatea apei și gheții, care antrenează și stațiile de la sol.
„Estimăm acum că amplitudinea mișcării centrului de masă al Pământului este de aproximativ jumătate față de ceea ce credeam acum opt ani”, a declarat Argus. „Constatările noastre sugerează că masa de apă și aer care se deplasează între emisfere este mai mică decât se credea anterior.”
Felix Landerer, coautor al studiului la JPL, a subliniat că „deși aceste mișcări par minuscule, lumea modernă se bazează pe măsurători de poziționare extrem de precise. Înțelegând mecanismele care modifică sistemele de referință, putem construi sisteme mai bune, cu beneficii pentru cartografiere și navigație — de la logistica maritimă globală la agricultura de precizie.”
Cercetătorii au urmărit oscilația sezonieră a centrului de masă și au atribuit-o oceanelor, atmosferei și apei continentale (gheață, zăpadă, ape de suprafață, umezeala solului și ape subterane).
Acumularea de zăpadă în America de Nord și Eurasia atinge un maxim în martie și deplasează centrul de masă cu circa 3 milimetri spre Polul Nord. O lună mai târziu, în aprilie, apele de ploaie din bazinul Amazonului ating un vârf de 2.400 de gigatone, deplasând centrul de masă cu 2,2 milimetri spre America de Sud. Apele musonice din Asia de Sud-Est ating un maxim de 600 de gigatone șase luni mai târziu, în noiembrie, contribuind suplimentar la oscilația anuală.
Între august și octombrie, oceanele se umflă cu apă de topire și ploaie, iar centrul de masă se deplasează spre Oceanul Pacific de Sud. Fiind atât de vast, Pacificul domină modificările de masă față de celelalte oceane, deși dinamica sezonieră din Marea Mediterană, Marea Roșie, Marea Nordului, Marea Baltică și Marea Barents contribuie fiecare în parte, în mică măsură, la această deplasare.
Pentru a estima influența atmosferei, cercetătorii au folosit un model dezvoltat de Centrul European pentru Prognoze Meteorologice pe Termen Mediu. Au constatat că aerul rece și dens de iarnă înclină balanța deasupra Arabiei, Asiei și Africii de Nord în jurul datei de 21 decembrie, iar deasupra Americii de Sud și Africii de Sud în jurul datei de 21 iunie.
Calculele de masă sunt consistente cu observațiile misiunii Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO). Lansată în 2018, misiunea cuprinde doi sateliți care cartografiază lunar fluctuațiile atracției gravitaționale a Pământului, cauzate în principal de mișcarea masei de apă deasupra și sub suprafață. Sateliții zboară în formație precisă, iar când cel din față trece peste o masă densă, atracția gravitațională suplimentară modifică distanța dintre ei cu o cantitate mică, dar măsurabilă.
