அறிவியல் ஆயிரம்: பூமியின் வடதுருவ காந்தப்புல நகர்வு வேகம் அதிகரிப்பு! ஏன்?

நமது  பூமிப்பந்து சுற்றிக்கொண்டு இருக்கிறது என்று எல்லோருக்கும் தெரியும். ஆனால், முழுமையான காரணம் பலருக்குத் தெரியாது. சூரியனின் ஈர்ப்பு விசையால் சுழல்வதாக எண்ணிக்கொண்டு இருக்கிறோம். பூமி சுழல்வதற்கான முக்கிய காரணம், அதன் உருவாக்கத்தின் தொடக்க காலத்தில் இருந்தே பெறப்பட்ட கோண உந்தம் (Angular Momentum) ஆகும். சுமார் 4.6 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு சூரிய மண்டலம், அதாவது சூரிய விண்மீன் ஒரு பெரும் சுழலும் வாயு மற்றும் தூசியின் மேகத்தில் இருந்து உருவானது. இந்த மேகம் சுழன்று கொண்டே இருந்தது. அப்போது உருவானதுதான் இந்த பூமி.  பூமி உள்ளிட்ட கோள்கள் உருவாகும்போது, இந்தப் பிரபஞ்ச அளவிலான சுழற்சியின் உந்தம் அனைத்துக்  கோள்களுக்கும் பரிமாறப்பட்டது. இந்த உந்தத்தை இழக்க எந்த புற விசையும் இல்லாததால், பூமி இன்றும் தொடர்ந்து சுழன்று கொண்டே இருக்கிறது.

பூமியின் சுழற்சி வேகத்தில் மாற்றங்கள்

இப்போது நமது பூமியில் ஒரு நாள் என்பது 24 மணி நேரம் / 86,400 வினாடிகள் ஆகும். அப்படித்தான் என எண்ணிக்கொண்டு இருக்கிறோம். ஒரு நாளின் நேரம் என்பதும் மாறக்கூடியதே என்ற தகவல் பெரும்பாலோருக்குத் தெரியாது.  இந்த நேரம் முற்றிலும் நிலையானது அல்ல. பூமி உருவான காலத்தில் இருந்து, பூமியின் சுழற்சி வேகம், பல காரணிகளைப் பொருத்து மாறிக்கொண்டே வந்திருக்கிறது.

மெதுவாகுதல்: 

விஞ்ஞானிகள் கணக்கிட்டபடி, ஒரு நூற்றாண்டுக்கு சராசரியாக 2 மில்லி வினாடிகள் (ஆயிரத்தில் ஒரு வினாடியில் இரண்டு பங்கு) அளவு பூமியின் சுழற்சி மெதுவாகி/குறைந்து கொண்டிருக்கிறது. இதன் பொருள், 25 கோடி ஆண்டுகளுக்கு முன்பு டைனோசர்கள் வாழ்ந்த காலத்தில், அவைகளின் நடமாட்டம் இருந்த காலத்தில், ஒரு நாள் என்பது சுமார் 23 மணி நேரம் ஆகும்.

பூமி உருவானபோது ஒரு நாளின் நேரம்(6 மணி): பூமி சுமார் 4.5 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு உருவானபோது, ​​ஒரு நாள் என்பது  சுமார் 6 மணி நேரம் மட்டுமே. சந்திரன் மிக நெருக்கமாக இருந்ததாலும், வேகமான கோளின் சுழற்சியாலும், பூமி இன்று இருப்பதைவிட கணிசமாக வேகமாகச் சுழன்றது. பில்லியன்கணக்கான ஆண்டுகளில், சந்திரனில் இருந்து வரும் அலை சக்திகள் படிப்படியாக இந்த சுழற்சியைக் குறைத்தன.

துவக்கத்தில் பூமியின் விரைவான சுழற்சியால் ஒரு நாள் = 6 மணி நேரம் இருப்பினும் சில மதிப்பீடுகள் சந்திரனை உருவாக்கிய மாபெரும் மோதலுக்குப் பிறகு உடனடியாக 4 மணி நேரம் வரை குறுகியதாக இருந்தது. ஒரு நாளின் நீளம் காலப்போக்கில் அதிகரித்து, சுமார் 3.5 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன், ஒரு நாள் என்பது, சுமார் 12 மணி நேரத்தையும், சுமார் 1 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு 19 மணி நேரத்தையும் எட்டியது.

சந்திரன் பூமிக்கு மிக அருகில் இருந்ததால், அதன் தாக்கத்தால், பூமியிலிருந்து கோண உந்தத்தை மாற்றி, அதன் சுழற்சியை மெதுவாக்கும் வலுவான அலைகளை ஏற்படுத்தியது. தற்போதைய 24 மணி நேர நாள் என்பது பூமியின் 4.5 பில்லியன் ஆண்டு வரலாற்றில் ஒப்பீட்டளவில் சமீபத்திய வளர்ச்சியாகும்.

பூமியின் சுழற்சியை மெதுவாக்கும் முக்கிய காரணி - சந்திரன்: 

பல நூற்றாண்டுகளாக பூமியின் சுழற்சி மெதுவாக ஆவதற்கு சந்திரனின் ஈர்ப்பு விசை முக்கிய காரணம் ஆனது.  இந்த நிகழ்வு "ஓதத் தடை" (Tidal Braking) என்பதனால் ஏற்படுகிறது. சந்திரனின் ஈர்ப்பு என்பது பூமியின் நீர்ப்பரப்புகளை (மற்றும் ஓரளவு திடப்பரப்புகளையும்) இழுத்து, பூமி சந்திரனை நோக்கி சிறிது புடைப்பு ஏற்படுத்துகிறது. இந்த உராய்வு, ஆற்றல் பரிமாற்றம் காரணமாக  பூமியின் சுழற்சி உந்தம் குறைக்கப்படுகிறது. இதில் சந்திரன் ஒரு கைத் தடை (Handbrake) போலவே செயல்படுகிறது.

பூமியின் சுழற்சி சமீபத்திய வேகமாதல்:

ஆனால் 2020 ஆம் ஆண்டு முதல், பூமி அதன் சொந்த சுழற்சி வேக சாதனைகளை மீண்டும் மீண்டும் உடைத்து வருகிறது. 2024, ஜூலை 5, அன்று, பூமி வழக்கத்தைவிட 1.66 மில்லி வினாடிகள் வேகமாக சுழன்றது, இதுவே இதுவரை அளக்கப்பட்ட  எல்லா காலத்திற்குமான குறுகிய நாள். 2024 ஜூலை 9 அன்று 1.36 மில்லி வினாடிகள் குறைவான நேரத்திலும், ஜூலை 22 அன்று  1.34 மில்லி வினாடிகள் குறைவான நேரத்திலும் பூமி சுழன்றது என்று அறியப்பட்டது.

இந்த மாற்றங்களை யார், எப்படி கண்காணிப்பது?

சர்வதேச பூமிச் சுழற்சி மற்றும் குறிப்பு முறைமைச் சேவை என்னும் நிறுவனம் அணுக்கடிகாரங்களைப் பயன்படுத்தி, மில்லி வினாடி துல்லியத்துடன் பூமியின் சுழற்சி நீளத்தைக் கண்காணித்து வருகிறது. 1972 முதல் இந்தப் பதிவுகள் வைக்கப்பட்டு வருகின்றன. பூமி அதன் உருவாக்கத்திலிருந்து பெற்ற சுழற்சி உந்தத்தின் காரணமாக சுழல்கிறது. சந்திரனின் ஈர்ப்பு விசை நீண்ட காலமாக அதன் வேகத்தைக் குறைத்து வருகிறது. சமீப காலங்களில், பூமியின் உள்ளகம், புவியின் மேலோடு, கடல் நீரோட்டங்கள், வளிமண்டல மாற்றங்கள் போன்ற சிக்கலான உள் காரணிகள் தினசரி சுழற்சி வேகத்தில் சிறிய ஏற்ற இறக்கங்களை ஏற்படுத்துகின்றன என கணிப்பு.

பூமியின் காந்த துருவங்கள்

பூமியின் காந்த துருவங்கள் என்பது கோளின் காந்தப்புலக் கோடுகள் செங்குத்தாக இருக்கும் புள்ளிகள், மையத்தில் இருக்கும் இரும்பு நிக்கலின் திரவ இயக்கம் காரணமாக தொடர்ந்து மாறுகின்றன. வட காந்த துருவம் தற்போது கனடாவிலிருந்து சைபீரியாவை நோக்கி அலைந்து திரிந்து வேகத்தில் முடுக்கிவிடப்படுகிறது. அதே நேரத்தில் தெற்கு காந்த துருவம் அண்டார்டிகாவிலிருந்து தொலைவில் உள்ளது. இதனால் திசைகாட்டிகள் இந்தப் பகுதிகளுக்கு அருகில் நம்பகத்தன்மை குறைவாக உள்ளது. இந்தக் கம்பங்கள் நிலையானவை அல்ல; அவை புவியியல் காலத்தில் அலைந்து திரிந்து துருவ முனைப்பை மாற்றியமைக்கின்றன. பாறைகளில் பதிவுகளை விட்டுச் செல்கின்றன. ஆனால் மையத்தின் உருகிய இரும்பு மற்றும் நிக்கல், இந்த மாறும் புலத்தின் பின்னால் உள்ள இயந்திரமாகும்.  இது விண்வெளி கதிர்வீச்சுக்கு எதிரான ஒரு முக்கியமான கவசமாகும்.  

துருவ காந்தமும், காந்தப் புலமும் ஒன்றா?

துருவ காந்தம் (Magnetic Pole) மற்றும் காந்தப் புலம் (Magnetic Field) இரண்டும் ஒன்றல்ல. ஆனால் அவை நெருங்கிய தொடர்புடையவை. காந்தத்தின் வட/தென் முனைகள் துருவங்கள் எனப்படும் காந்தப் புலம் என்பது காந்தத்தைச் சுற்றியுள்ள கண்ணுக்குத் தெரியாத காந்த விசைப்பகுதி ஆகும். காந்தப்புலம் துருவங்களில் வலிமையாக இருக்கும். 

காந்த துருவம் (Magnetic Pole): காந்தத்தின் வட அல்லது தென் முனைகள், காந்த வலிமை அதிகமுள்ள இடங்கள்.

காந்த புலம் (Magnetic Field): காந்தப் பொருள்கள் ஈர்க்கப்படும் அல்லது விலக்கப்படும் காந்தத்தைச் சுற்றியுள்ள பகுதி. 

முக்கிய வேறுபாடுகள்:

நிலை: துருவங்கள் காந்தத்தின் இரு முனைகளில் மட்டுமே இருக்கும். காந்தப் புலம் காந்தத்தைச் சுற்றியுள்ள முழுவெளியிலும் பரவியிருக்கும்.

பரிமாணம்: துருவம் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளி (point), காந்தப் புலம் என்பது ஒரு பகுதி (region/field).

தொடர்பு: காந்தப் புலக் கோடுகள் ஒரு துருவத்தில் தொடங்கி மற்றொரு துருவத்தில் நுழைகின்றன. 

துருவ காந்தம் என்பது காந்தப்புலத்தின் வலிமை குவியும் இடம்

பூமியின் காந்தப் புலம் – நகரும் திசைகாட்டி

பூமியின் காந்தப் புலம் என்பது ஒரு நிலைத்த அமைப்பு அல்ல. உருகிய நிலையில் உள்ள வெளிப்புற மையப்பகுதியில் (outer core) நடைபெறும் மிகச் சிக்கலான இயற்பியல் செயல்முறைகளால் அது இடையறாது மாறிக்கொண்டே இருக்கிறது. இந்த மாற்றங்களின் மிக வெளிப்படையான வெளிப்பாடுதான்  காந்தத் துருவங்களின் நகர்வு ஆகும்.

புவியியல் துருவங்கள் (geographic poles) என்பவை பூமியின் சுழற்சி அச்சில் உறுதியாக நிலைத்திருப்பவை. ஆனால் காந்தத் துருவங்கள் அப்படியல்ல; அவை காலப்போக்கில் மெதுவாகவும், சில சமயங்களில் வேகமாகவும் இடம் மாறிக்கொண்டே இருக்கின்றன.

இந்த நகர்வு, வழிகாட்டல் (navigation), புவியியல் ஆய்வுகள் (geophysical surveys), அறிவியல் ஆராய்ச்சிகள் எனப் பல துறைகளில் ஆழமான தாக்கங்களை ஏற்படுத்துகிறது.

காந்தத் துருவங்கள் நகர்தல்

காலப்போக்கில் காந்தத் துருவத்தின் நகர்வு என்பது, பூமி தோன்றிய நாளிலிருந்தே நடக்கிறது. எனவே, காந்தத் துருவங்கள் நகர்ந்து கொண்டேதான் உள்ளன. ஆனால் அந்த நகர்வின் வேகம் மற்றும் திசை காலந்தோறும் மாறுபடுகின்றன. அது தொடர்பாக 1831 ஆம் ஆண்டு,பிரித்தானிய ஆய்வாளர் ஜேம்ஸ் கிளார்க் ராஸ் (James Clark Ross) என்பவர் முதன்முறையாக வடகாந்தத் துருவத்தை பதிவு செய்தார். அப்போது அது கனடாவின் நுனாவுட் பகுதியிலுள்ள பூத்தியா தீபகற்பத்தில் இருந்தது.

நகர்வின் காலவரிசை

19–20 ஆம் நூற்றாண்டு: ஆண்டுக்கு சுமார் 10 கிலோமீட்டர் என்ற மிதமான வேகத்தில் நகர்ந்தது.

20 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதி: வேகம் 15 கி.மீ/ஆண்டு ஆக அதிகரித்தது.

21 ஆம் நூற்றாண்டு: வேகம் திடீரென உயர்ந்து, 50–60 கி.மீ/ஆண்டு  என்ற அளவில் இருந்தது.

வடகாந்தத் துருவம் ஆர்க்டிக் பெருங்கடலை கடந்து சைபீரியாவை நோக்கி நகர்கிறது.

தென் காந்தத் துருவமும் நகர்கிறது; ஆனால் வடகாந்தத் துருவத்தைவிட மெதுவாகவே நகருகிறது. தற்போது அது அண்டார்டிகாவின் கடற்கரைப் பகுதிக்குப் புறத்தில் இருந்து மெதுவாக இடம் மாறிக் கொண்டிருக்கிறது.

நகர்வுக்கான காரணம்: துருவப்புலம் நகர்வதற்கான இந்த மாற்றங்களின் அடிப்படைக் காரணம் பூமியின் ஆழத்தில் மறைந்திருக்கிறது.

பூமியின் வெளிப்புற மையப்பகுதி, உருகிய இரும்பும் நிக்கலும் கொண்டது. அங்கு நடைபெறும் சுழற்சி (convection) இயக்கங்கள், ஜியோ-டைனமோ (geo-dynamo) விளைவு என்பவையே பூமியின் காந்தப் புலத்தை உருவாக்குகின்றன. இந்த உருகிய உலோகங்களின் ஓட்டத்தில் ஏற்படும் சிறு சிறு மாற்றங்களே.காந்தப் புலத்தின் வலிமை, திசை, துருவங்களின் இடம், அனைத்து  மாற்றங்களுக்கான காரணிகள்.  

காந்தத் துருவம் வரைபடமாக்கப்படுதல்

காந்த துருவத்தின் நகர்வை வரைபடமாக்கும் முறைகள் காலப்போக்கில் பெரும் வளர்ச்சியடைந்துள்ளன. ஆரம்பகால நில அளவீடுகள்,19–20ம் நூற்றாண்டுகளில், திசைகாட்டி, காந்தமானிகள் (magnetometers), இவைகளைப் பயன்படுத்தி, உண்மை வடக்கும் (true north) – காந்த வடக்கும் (magnetic north) இடையிலான கோணம், அதாவது காந்த விலகல் (magnetic declination) ஆகியவை அளவிடப்பட்டன. பல இடங்களில் சேகரிக்கப்பட்ட தரவுகள் மூலம் துருவத்தின் இடம் கணிக்கப்பட்டது.

வான்வழி & கடல்வழி ஆய்வுகள்

விமானங்கள் மற்றும் கப்பல்களில் பொருத்தப்பட்ட காந்தமானிகள் மூலம் ஆர்க்டிக், அண்டார்டிகா போன்ற தொலைதூர பகுதிகளில் மிகத் துல்லியமான அளவீடுகள் சாத்தியமானது.

செயற்கைக்கோள் கண்காணிப்பு:

இன்றைய காலத்தில் காந்தத் துருவ கண்காணிப்பின் முதுகெலும்பு செயற்கைக்கோள்கள்தான். அவை: Ørsted (1999–இன்று வரை), CHAMP (2000–2010) Swarm (2013–இன்று வரை) –ஐரோப்பிய விண்வெளி அமைப்பின் (ESA) மூன்று செயற்கைக்கோள்கள் கொண்ட திட்டம். இந்த Swarm திட்டம், பூமியின் காந்தப் புலத்தை மிக மிகத் துல்லியமாகக் கண்காணிக்கிறது.

காந்தப் புல மாதிரிகள்

செயற்கைக்கோள், நில நிலையங்கள், வரலாற்றுத் தரவுகள் இணைந்து உருவான முக்கிய மாதிரிகள்: உலக காந்த மாதிரி(World Magnetic Model) 5 ஆண்டுக்கு ஒருமுறை புதுப்பிப்பு. ஜிபிஎஸ், விமானம், இராணுவ வழிகாட்டலுக்கு பயன்படுகிறது.

அறிவியல் & புவியியல் ஆய்வுகள்: இவை துருவத்தின் கடந்த, நிகழ்கால, எதிர்கால நகர்வுகளை கணிக்க உதவுகின்றன.

உலகளாவிய புவியியல் ஆய்வுகளில் விளைவுகள்:

வழிகாட்டல் சிக்கல்கள், காந்த வடக்கு அடிப்படையாக இருப்பதால் புதுப்பிக்கப்படாத காந்த விலகல் மதிப்புகள், ஆய்வு பிழைகளுக்கு வழிவகுக்கும். காந்தத் தரவு திருத்தம், பழைய ஆய்வுத் தரவுகள், இன்றைய  காந்த நிலைகளுடன் பொருந்தாமல் போகலாம். அதனால் வரலாற்றுத் தரவுகளை மறுசெயலாக்கம், நேரடி மாதிரி திருத்தம் தேவைப்படுகிறது. காந்த அசாதாரணங்கள் (Magnetic anomalies) காந்தப் புலத்தின் சாய்வு (inclination) விலகல் (declination) மாறுவதால் கனிமங்கள், எண்ணெய் & எரிவாயு என கண்டறியும் இடங்களில் தவறான ஆழம் அல்லது இடம் கணிக்கப்படலாம்.

காந்தமின்னியல் ஆய்வுகள்

இயற்கை காந்த மாற்றங்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட இவ்வாய்வுகள், ஆழமான புவியியல் ஆய்வுகளில் (geothermal, tectonic) மிக முக்கியம். காந்தப் புல மாற்றம் → ஆய்வு அளவுரு திருத்தம் அவசியம்.

தென் அட்லாண்டிக் அசாதாரணம் (South Atlantic Anomoly)

இந்தப் பகுதியில் காந்தப் புலம் பலவீனமாக இருப்பதால் செயற்கைக் கோள்கள்,விமானப் பயணம், வான்வழி ஆய்வுகள் பாதிக்கப்படுகின்றன.

பூமியின் வடகாந்த துருவ நகர்வு வேகமாதல் 

பூமியின் வட காந்த துருவமானது கனடாவின் ஆர்க்டிக் பகுதியிலிருந்து, ரஷியாவின் சைபீரியாவை நோக்கி வேகமாக நகர்ந்து வருகிறது. இது 1831 முதல் 2,250 கிலோமீட்டருக்கும் அதிகமாக நகர்ந்துள்ளது. 1990 மற்றும் 2005 க்கு இடையில் ஆண்டுக்கு ~50-60 கிமீ வேகத்தில் அதிகரித்து, சமீபத்தில் சற்று மெதுவாக மாறியது. இது பூமியின் வெளிப்புற மையத்தில் உருகிய இரும்பின் கணிக்க முடியாத, மாறிவரும் ஓட்டங்களால் இயக்கப்படுகிறது. இந்த மாற்றம் வழிசெலுத்தல் அமைப்புகளை (திசைகாட்டிகள், ஜிபிஎஸ் மற்றும் விமான நிலைய ஓடுபாதைகள்) பாதிக்கிறது. 

சறுக்கல் பாதை: கனடாவிலிருந்து ஆர்க்டிக் வழியாக சைபீரிய கடற்கரையை நோக்கி காந்தப்புலம் நகர்ந்துள்ளது.

முடுக்கம்: சமீபத்திய பத்தாண்டுகளில், இயக்கத்தின் வேகம் ஆண்டுக்கு சுமார் 15 கி.மீ. லிருந்து 50 கி.மீ.க்கு மேல் அதிகரித்துள்ளது, இருப்பினும் ஐந்து ஆண்டுகளில், இது ஆண்டுக்கு 35 கி.மீ. வரை குறையலாம் என்ற அறிகுறிகளைக் காட்டுகிறது.

காரணம்: பூமியின் வெளிப்புற மையத்தில் உள்ள காந்த மடல்களுக்கு இடையேயான " இழுபறி " காரணமாக இந்த இயக்கம் ஏற்படுகிறது ; சைபீரிய மடலில் அதிகரித்த செயல்பாடு ரஷியாவை நோக்கி நகர்வதை துரிதப்படுத்தியுள்ளது.

தாக்கம்: வழிசெலுத்தலுக்கு அவசியமான உலக காந்த மாதிரி (WMM), இந்த மாற்றங்களை பிரதிபலிக்கும் வகையில் தொடர்ந்து புதுப்பிக்கப்பட வேண்டும்.

எதிர்கால கணிப்பு: தற்போதைய போக்கு தொடர்ந்தால், அடுத்த பத்தாண்டுகளில் துருவம் சைபீரியாவை நோக்கி கணிசமாக நகரும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, மேலும் கணிப்புகள் மேலும் 660 கிமீ நகர்வைக் குறிக்கின்றன.

பூமியின் காந்தத் துருவ நகர்வு என்பது உருகிய இரும்பு–நிக்கல் கடலில் நிகழும்

இந்த மாற்றங்களைப் பின்தொடர்வதற்காக புதுப்பிக்கப்பட்ட காந்த மாதிரிகள், அடிக்கடி செயற்கைக்கோள் தரவுகளின் ஒருங்கிணைப்பு மிக அவசியம். எதிர்காலத்தில் இன்னும் நுண்ணிய புரிதலை வழங்கும்.

மாறும் காந்த உலகத்தில், தன்னைச் சீரமைத்துக்கொள்ளும் அறிவியலேஉண்மையான வழிகாட்டி.

[கட்டுரையாளர் - தமிழ்நாடு அறிவியல் இயக்கத்தின் மேனாள் மாநிலத் தலைவர்]