Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Výzkumy v ASU AV ČR (90): Nové určení periody pohybu zemského pólu

Výzkumy v ASU AV ČR (90): Nové určení periody pohybu zemského pólu

Jedna souřadnice pohybu zemského pólu v letech 1962 až 2011 dobře zachycuje oscilace související se studovanou Chandlerovou periodou. Vyznačeny jsou i pozice nepravidelných geomagnetických záškubů.
Autor: Observatory Paris Meudon

Jan Vondrák a Cyril Ron z ASU společně s Yavorem Chapanovem z Bulharska se zabývali pohybem zemské rotační osy v zemském tělese. Zjistili, že na periodu tohoto pohybu mají měřitelný vliv geomagnetické záškuby, jejichž podstata není doposud zcela objasněna. Práce ukazuje, že i zdánlivě nedůležité jevy mohou mít měřitelný vliv na pozici rotační osy v naší planetě. 

Zemi je možné považovat za volný setrvačník a také se na ni vztahují příslušné rovnice. Působením vnějších vlivů se může poloha rotační osy takového setrvačníku v prostoru měnit. Naše planeta také není ideálně tuhá, některé její vrstvy se dokonce zcela běžně přesunují na velké vzdálenosti. Řeč je o atmosféře a oceánech. Svůj vliv má i plasticita nitra Země. V důsledku tohoto se může měnit poloha rotační osy v rámci zemského tělesa. Přesuny hmot lokálně přenášejí moment hybnosti, celkový moment hybnosti se však musí zachovávat.

Pohyb zemského pólu byl poprvé předpovězen již v 18. století Eulerem. O více než sto let později Seth Chandler objevil, že tento pohyb je cyklický s dvěma hlavními periodami kolem 430 a 365 dnů. Hlavní perioda se označuje jako Chandlerova. Od roku 1899 je pohyb pólu velmi přesně monitorován, nejprve optickou astrometrií, posléze pak technikami kosmické geodézie. 

A aby toho nebylo málo, má naše Země ještě navíc magnetické pole, jež je zakořeněno v jejích hlubinách a toto magnetické pole se mění vnějšími vlivy, zejména působením Slunce. Některé události, označují se jako geomagnetické záškuby, se pak projevují vlivem na moment hybnosti. Přesná fyzikální vazba mezi geomagnetosférou a polohou pólu však není dobře vysvětlena. 

Mnoho studií se zabývalo stanovením hodnoty Chandlerovy periody i jejím Q-faktorem, který úzce souvisí s tlumením po excitaci. Fyzikální představa v pozadí je taková, že změna polohy zemské osy v zemském tělese je odezvou na vnější vybuzení (excitaci), které, pokud se pravidelně opakuje, povede k cyklickému chování. Q-faktor pak určuje, jak dlouho působí vliv této excitace. 

Různé studie docházely k různým výsledkům, jež se dokonce v rámci chybových intervalů tu a tam rozcházely. Nejčastěji se používají dvě třídy metod – metody přímé, „přímo“ porovnávající řadu geofyzikálních excitací s časovou změnou polohy pólu, a metody nepřímé, spočívající v integraci fyzikálních rovnic popisujících excitace a jejich porovnání s polohou pólu. 

Jan Vondrák a Cyril Ron z ASU šli cestou nepřímé metody, když integrovali rovnice popisující vliv geofyzikálních (atmosférických a oceánských) excitací, jejichž časový vývoj převzali z modelu ERA, a to v rozsahu let 1974 až 2014. Zcela nově však do modelu zahrnuli i devět geomagnetických záškubů, k nimž v tomto období došlo. Zatímco vlivy atmosféry a oceánu jsou téměř periodické, geomagnetické záškuby jsou zcela nepravidelné a způsobují tak náhlé skokové posuny polohy pólu. Úlohu autoři řešili numericky. 

Porovnání s reálnou pozicí pólu zemské rotační osy pak dává informaci o kvalitě popisu prostřednictvím rovnic modelu. Autoři ukazují, že kvalita fitu skutečné pozice zemského pólu je výrazně vyšší, pokud jsou v rovnicích ponechány členy obsahující zmíněné geomagnetické záškuby. Určená hodnota Chandlerovy periody pro studované období je 432,86±0,04 dne. Současně klesá hodnota Q-faktoru, což v praxi znamená, že vliv každého vnějšího „štouchu“, ať už od přesunů hmot nebo od geomagnetických záškubů, ze ztrácí rychleji, než se doposud myslelo. Hodnota Q-faktoru činí 35,0±0,3 oproti 83±1, pokud jsou záškuby ignorovány. 

Práce tedy ukazuje důležitost vlivu geomagnetického pole na polohu rotační osy Země. Jan Vondrák a kolegové ukazují, že amplituda změn vyvolaných nepravidelně se vyskytujícími geomagnetickými záškuby je srovnatelná s amplitudou vyvolanou přesuny hmot v atmosféře nebo hydrosféře a není ji tedy možné zanedbat. 

REFERENCE

Vondrák, J., Ron, C. a Chapanov, Y., New determination of period and quality factor of Chandler wobble, considering geophysical excitations, Advances in Space Research 59 (2017) 1395-1407

KONTAKT

Ing. Jan Vondrák, DrSc., dr. h. c.
Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR
Email: jan.vondrak@asu.cas.cz

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení galaxií a planetárních systémů ASU

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.



O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.



33. vesmírný týden 2017

33. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 14. 8. do 20. 8. 2017. Měsíc bude v poslední čtvrti. Dojde k zákrytu Hyád a ve dne také Aldebaranu. Jupiter mizí večer na jihozápadě. Saturn je za soumraku nad jihozápadem. V druhé polovině noci uvidíme Neptun a Uran. Ráno se ukazuje Venuše. Aktivita Slunce je opět nízká. Očekáváme start Falconu 9 s Dragonem k ISS, Atlasu V s komunikační družicí TDRS-M a Proton-M by měl vynést komunikační družici Blagovest.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Střecha Slovenska

Titul Česká astrofotografie měsíce za červenec 2017 obdržel snímek „Střecha Slovenska“, jehož autorem je Václav Hýža. Pilíř noci, rozlité mléko bohyně Héry, bývalá cesta slunce, která je dnes v popelu. Také nebeská řeka Inků, most čínských milenců, ale i věčný svit duší, které opustily svět.

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Undulatus Asperatus

Nádhera!

Další informace »