شاهکار عظیم چین که سرعت چرخش زمین را تغییر می‌دهد

به گزارش خبرآنلاین، در قلب کشور چین، بر روی رودخانه یانگ‌تسه، شاهکاری از مهندسی مدرن بنا شده است که عظمت آن فراتر از تصورات معمول است. سد «سه دره» (Three Gorges Dam) که در سال ۲۰۱۲ تکمیل شد، سازه‌ای به طول بیش از ۲۳۰۰ متر و ارتفاع ۱۸۵ متر است. 

در پشت دیواره‌های بتنی این سد، مخزنی قرار دارد که حدود ۴۰ کیلومتر مکعب آب را در خود جای داده است. نکته کلیدی در فیزیک این ماجرا، ارتفاع این حجم عظیم از آب است؛ این توده آب در تراز ۱۷۵ متری بالاتر از سطح دریا ذخیره شده است. جابجایی چنین جرم عظیمی به ارتفاعی بالاتر، تعادل وزنی زمین را به گونه‌ای تغییر می‌دهد که بر نحوه چرخش سیاره حول محور خود اثر می‌گذارد.

به نقل از فرارو، ادعای مربوط به تغییر چرخش زمین توسط این سد، برخلاف شایعات فضای مجازی، ریشه در یک مطالعه علمی دقیق در سال ۲۰۰۵ دارد. بنجامین فونگ چائو از مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا و دکتر ریچارد گراس از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، در جریان بررسی آثار زلزله فاجعه‌بار اقیانوس هند در سال ۲۰۰۴، به این محاسبات دست یافتند.

آن زلزله که با قدرت ۹ ریشتر رخ داد، به قدری نیرومند بود که طول روز را ۲.۶۸ میکروثانیه کوتاه کرد و قطب شمال مغناطیسی را حدود ۲.۵ سانتی‌متر تغییر داد. چائو و گراس در جریان مدل‌سازی‌های خود، اثر پر شدن مخزن سد سه دره را نیز محاسبه کردند. نتایج نشان داد که تجمیع این حجم از آب، طول روز را حدود ۰.۰۶ میکروثانیه افزایش می‌دهد و موقعیت قطب‌ها را حدود ۲ سانتی‌متر جابجا می‌کند. به گفته ناسا، این سد باعث شده است زمین در ناحیه استوا بسیار اندک گردتر و در قطب‌ها تخت‌تر شود.

برای درک بهتر این پدیده، باید به اصول اولیه فیزیک و مفهوم «ممان اینرسی» رجوع کرد. زمین را مانند یک اسکیت‌باز روی یخ تصور کنید که در حال چرخش به دور خود است. وقتی اسکیت‌باز دستانش را به سمت بدن خود جمع می‌کند، سرعت چرخش او افزایش می‌یابد؛ اما زمانی که دستانش را باز کرده و از محور بدن دور می‌کند، سرعت چرخش او به دلیل دور شدن جرم از محور اصلی، کاهش می‌یابد.

زمین نیز دقیقاً به همین صورت عمل می‌کند. سد سه دره ۴۰ میلیارد تن آب را از مسیر طبیعی خود (که نزدیک به مرکز زمین بود) برداشته و آن را در ارتفاع ۱۷۵ متری قرار داده است. این دور شدن جرم از محور زمین، درست مانند باز کردن دست‌های اسکیت‌باز، باعث می‌شود سرعت چرخش زمین به مقدار بسیار ناچیزی کاهش یابد.

مقایسه‌ای برای درک ابعاد تغییر

اگرچه این اعداد از نظر علمی خیره‌کننده هستند، اما باید در ظرف زمان و طبیعت سنجیده شوند. برای مثال، کشش گرانشی ماه به تنهایی باعث می‌شود چرخش زمین در هر قرن حدود ۱.۷ میلی‌ثانیه کندتر شود. این یعنی اثر ماه بر کند شدن زمین، حدود ۱۷ هزار برابر بیشتر از اثر سالانه سد سه دره است.

همچنین، نوسانات فصلی آب و هوا، رانندگی میلیون‌ها خودرو و حتی حرکت توده‌های هوا در جو زمین همگی بر چرخش سیاره اثر می‌گذارند. تفاوت سد سه دره در این است که این تغییر، به جای یک پدیده طبیعی، مستقیماً ناشی از یک پروژه مهندسی انسانی است.

سد بزرگ چین تنها عاملی نیست که انسان به واسطه آن در حال دستکاری چرخش زمین است. تحقیقات نشان می‌دهد که بین سال‌های ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۰، استخراج حدود ۲۱۵۰ گیگاتن آب زیرزمینی توسط بشر، باعث شده است قطب چرخش زمین ۸۰ سانتی‌متر به سمت شرق متمایل شود. علاوه بر این، تغییرات اقلیمی و ذوب شدن یخ‌های قطبی در گرینلند و قطب جنوب، باعث بازتوزیع جرم آب به سمت خط استوا شده که این خود سرعت چرخش زمین را بیش از پیش کاهش می‌دهد.

این تغییرات به قدری تجمعی و اثرگذار شده‌اند که دانشمندان اکنون در حال بحث درباره نیاز به «ثانیه کبیسه منفی» در سیستم‌های زمان‌سنجی جهانی هستند؛ یعنی دقیقه‌ای که به جای ۶۰ ثانیه، ۵۹ ثانیه طول بکشد تا با نوسانات چرخش زمین هماهنگ شود.

بسیاری از عناوین جنجالی، سد سه دره را یک «سلاح مخفی» یا عامل «بحران سیاره‌ای» معرفی می‌کنند. اما واقعیت خبرنگاری علمی نشان می‌دهد که تغییر ۰.۰۶ میکروثانیه‌ای در طول روز، حتی با پیشرفته‌ترین ابزارهای کنونی نیز به سختی قابل شناسایی است و تنها از طریق مدل‌سازی‌های ریاضی قابل محاسبه است.

اهمیت واقعی سد سه دره در تولید بیش از ۸۰ میلیارد کیلووات‌ساعت برق در سال و جلوگیری از سیلاب‌های مرگباری است که در گذشته میلیون‌ها نفر را در معرض خطر قرار می‌داد. اثر آن بر چرخش زمین، بیش از آنکه یک تهدید باشد، یک مدرک علمی است که ثابت می‌کند مقیاس مهندسی بشر به قدری بزرگ شده که اکنون فیزیکدانان باید در محاسبات سیاره‌ای، پروژه‌های عمرانی را هم لحاظ کنند.

در نهایت، سد سه دره یادآور این حقیقت است که ما در عصر «آنتروپوسن» زندگی می‌کنیم؛ دورانی که در آن فعالیت‌های انسان به یک نیروی زمین‌شناختی تبدیل شده است. همان قوانینی که چرخش یک ورزشکار را توضیح می‌دهند، اکنون چرخش سیاره‌ای را توصیف می‌کنند که توسط یک سد عظیم چینی، تکانی بسیار کوچک خورده است. این سازه نمادی از قدرت تکنولوژیک بشریت و در عین حال، نشان‌دهنده مسئولیت سنگین ما در قبال سیاره‌ای است که حتی کوچکترین مداخلات ما را در اعماق چرخش‌های خود ثبت می‌کند.

۵۸۵۸