NASA: Το γιγαντιαίο φράγμα της Κίνας μπορεί να επιβραδύνει την περιστροφή της Γης!

Σύνοψη

• Το Φράγμα των Τριών Φαραγγιών στην Κίνα συγκρατεί 40 κυβικά χιλιόμετρα νερού, λειτουργώντας ως ο μεγαλύτερος υδροηλεκτρικός σταθμός παγκοσμίως με εγκατεστημένη ισχύ 22.500 MW.
• Η τεράστια συγκέντρωση μάζας σε ύψος άνω των 175 μέτρων από την επιφάνεια της θάλασσας αλλάζει τη διανομή βάρους στον πλανήτη.
• Βάσει μετρήσεων της NASA, αυτή η μεταβολή αυξάνει τη ροπή αδράνειας της Γης, επιβραδύνοντας ανεπαίσθητα την περιστροφή της.
• Η διάρκεια της ημέρας αυξάνεται σταθερά κατά 0,06 μικροδευτερόλεπτα, ενώ παρατηρείται ταυτόχρονη μετατόπιση του γεωγραφικού πόλου κατά περίπου 2 εκατοστά.
• Το φαινόμενο αποδεικνύει την ικανότητα των ανθρώπινων υποδομών να αλληλεπιδρούν άμεσα με τις γεωφυσικές και πλανητικές σταθερές.

Το Φράγμα των Τριών Φαραγγιών (Three Gorges Dam) στον ποταμό Γιανγκτσέ της Κίνας αποτελεί το πλέον εκτεταμένο έργο πολιτικής μηχανικής που έχει κατασκευαστεί ποτέ για την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας. Με μήκος που φτάνει τα 2.335 μέτρα και ύψος 185 μέτρα, η κατασκευή δεν λειτουργεί μόνο ως εργαλείο διαχείρισης των υδάτινων πόρων και ελέγχου των πλημμυρών, αλλά και ως σημείο αναφοράς για τις επιπτώσεις των μαζικών υποδομών στη δυναμική του πλανήτη. Το συγκεκριμένο έργο εξασφαλίζει την παραγωγή ενέργειας συνολικής ισχύος 22.500 MW, αφήνοντας πίσω του το φράγμα Ιταϊπού στα σύνορα Βραζιλίας και Παραγουάης. Πέραν, όμως, των ενεργειακών και οικονομικών μεγεθών, η συσσώρευση νερού σε μια τόσο συγκεντρωμένη γεωγραφική περιοχή δημιουργεί δυνάμεις ικανές να μετρηθούν σε πλανητική κλίμακα.

Το Φράγμα των Τριών Φαραγγιών συγκεντρώνει 40 δισεκατομμύρια τόνους νερού (40 κυβικά χιλιόμετρα) σε ύψος 175 μέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, με αποτέλεσμα να αυξάνει τη ροπή αδράνειας της Γης, προκαλώντας γεωφυσική επιβράδυνση. Σύμφωνα με ανάλυση του Goddard Space Flight Center της NASA, το φαινόμενο παρατείνει τη διάρκεια μιας πλήρους περιστροφής της Γης κατά 0,06 μικροδευτερόλεπτα και μετατοπίζει τον άξονα του πλανήτη κατά 2 εκατοστά.

Η φυσική πίσω από την περιστροφή: Η ροπή αδράνειας

Ο μηχανισμός με τον οποίο ένα στατικό κατασκευαστικό έργο καταφέρνει να επηρεάσει την ταχύτητα περιστροφής της Γης θεμελιώνεται στις αρχές της κλασικής μηχανικής και συγκεκριμένα στην αρχή διατήρησης της στροφορμής. Η κρίσιμη μεταβλητή εδώ είναι η «ροπή αδράνειας», η οποία καθορίζει πόσο αντιστέκεται ένα σώμα στη μεταβολή της γωνιακής του ταχύτητας. Η ροπή αδράνειας εξαρτάται άμεσα όχι μόνο από τη συνολική μάζα ενός αντικειμένου, αλλά κυρίως από τον τρόπο με τον οποίο αυτή η μάζα κατανέμεται σε σχέση με τον άξονα περιστροφής του.

Για να γίνει κατανοητή η φυσική διαδικασία, το πλέον ακριβές παράδειγμα είναι αυτό ενός αθλητή καλλιτεχνικού πατινάζ. Όταν ο αθλητής περιστρέφεται στον πάγο με τα χέρια του κοντά στο σώμα του, η ταχύτητα περιστροφής του είναι μέγιστη. Όταν, αντιθέτως, απλώνει τα χέρια του προς τα έξω, η μάζα του απομακρύνεται από τον άξονα περιστροφής. Η ροπή αδράνειας αυξάνεται και, συνεπώς, η ταχύτητα περιστροφής μειώνεται.

Αντιστοίχως, το Φράγμα των Τριών Φαραγγιών εμποδίζει τη φυσιολογική ροή του νερού προς χαμηλότερα υψόμετρα (και πιο κοντά στο κέντρο της Γης). Η συλλογή 40 δισεκατομμυρίων τόνων νερού σε τεχνητά αυξημένο υψόμετρο αναδιανέμει τη μάζα του πλανήτη οριακά μακρύτερα από το κέντρο βάρους του. Αν και η μάζα των 40 δισεκατομμυρίων τόνων ακούγεται κολοσσιαία, μπροστά στη συνολική μάζα της Γης αποτελεί ένα ελάχιστο κλάσμα. Ωστόσο, τα υπερσύγχρονα συστήματα μέτρησης είναι σε θέση να καταγράψουν με ακρίβεια την επίδραση αυτής της μεταβολής.

Μετρήσεις και δεδομένα της NASA

Οι υπολογισμοί για την επιρροή του φράγματος διεξήχθησαν από τον Dr. Benjamin Fong Chao, γεωφυσικό της NASA, ήδη από την περίοδο ολοκλήρωσης της πλήρωσης του ταμιευτήρα. Σύμφωνα με την έρευνα, τα 40 κυβικά χιλιόμετρα νερού ευθύνονται για την αύξηση της διάρκειας της ημέρας κατά 0,06 μικροδευτερόλεπτα (0,00000006 δευτερόλεπτα). Παράλληλα, η αναδιανομή της μάζας προκαλεί μια εξαιρετικά μικρή παραμόρφωση: καθιστά τη Γη ελαφρώς πιο επίπεδη στους πόλους και πιο διογκωμένη στον ισημερινό. Επιπρόσθετα, η συγκέντρωση αυτού του βάρους αλλοιώνει την ισορροπία του πλανήτη, μετατοπίζοντας τον άξονα περιστροφής κατά περίπου 2 εκατοστά.

Για να τεθεί αυτός ο αριθμός σε μια αντικειμενική κλίμακα, αν κάποιος αθροίσει αυτή την καθυστέρηση στο σύνολο της ηλικίας του Σύμπαντος (περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια), ο συνολικός χρόνος που θα προστίθετο θα άγγιζε μόλις τις 3 ημέρες. Πρακτικά, η καθυστέρηση δεν δημιουργεί καμία ανάγκη προσαρμογής στα ατομικά ρολόγια ή στα συστήματα GPS, τα οποία διαχειρίζονται τον συγχρονισμό του παγκόσμιου χρόνου (UTC) κυρίως με την προσθήκη εμβόλιμων δευτερολέπτων (leap seconds) λόγω φυσικών μεταβολών.

Φυσικά φαινόμενα έναντι ανθρώπινων υποδομών

Η επιβράδυνση της Γης από ανθρώπινη δραστηριότητα εντάσσεται πλέον στο ίδιο πλαίσιο με τις επιπτώσεις των φυσικών καταστροφών. Η περιστροφή της Γης δεν είναι απόλυτα σταθερή. Επηρεάζεται καθημερινά από τις παλιρροϊκές δυνάμεις της Σελήνης, τον πυρήνα του πλανήτη, αλλά και από μαζικές μετατοπίσεις των τεκτονικών πλακών.

Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα του καταστροφικού σεισμού μεγέθους 9,1 Ρίχτερ στη Σουμάτρα το 2004. Ο σεισμός, ο οποίος προκάλεσε το φονικό τσουνάμι στον Ινδικό Ωκεανό, οδήγησε σε ραγδαία καταβύθιση μιας ολόκληρης τεκτονικής πλάκας. Η συγκέντρωση μάζας πιο κοντά στο κέντρο της Γης (το αντίθετο ακριβώς φαινόμενο από αυτό του φράγματος) είχε ως αποτέλεσμα να επιταχυνθεί η περιστροφή του πλανήτη και η διάρκεια της ημέρας να μειωθεί κατά 2,68 μικροδευτερόλεπτα. Αντίστοιχα μετρήσιμα αποτελέσματα επιφέρει και το λιώσιμο των πάγων στους πόλους. Καθώς ο πάγος λιώνει και το νερό κατανέμεται στους ωκεανούς προς τον ισημερινό, η υδάτινη μάζα απομακρύνεται από τον άξονα (ο οποίος διέρχεται από τους πόλους), προκαλώντας περαιτέρω επιβράδυνση της περιστροφής.

Το δεδομένο, ωστόσο, παραμένει κομβικό: ενώ οι σεισμοί και η τήξη των παγετώνων αποτελούν αποτελέσματα τεκτονικών και κλιματικών διεργασιών, το Φράγμα των Τριών Φαραγγιών είναι ένα συνειδητό, τεχνητό δημιούργημα, ελεγχόμενο από τον άνθρωπο.

Το μέλλον των μακρο-υποδομών

Ο αντίκτυπος του φράγματος λειτουργεί ως απόδειξη ότι η ανθρώπινη μηχανική έχει εισέλθει σε μια φάση ικανή να καταγράφεται σε πλανητικό επίπεδο. Η κινεζική εγκατάσταση δεν είναι η μοναδική. Έρευνες γεωφυσικής υποδεικνύουν ότι το άθροισμα των δεκάδων χιλιάδων μεγάλων φραγμάτων ανά την υφήλιο έχει μεταβάλει συνολικά την κατανομή των υδάτων και, σωρευτικά, συμβάλλει στη διαμόρφωση της κίνησης του πλανήτη και της κλίσης του άξονά του κατά σχεδόν ένα μέτρο τις τελευταίες δεκαετίες. Το φαινόμενο δεν συνιστά απειλή για την καθημερινότητα ή την ασφάλεια των συστημάτων μας. Παρέχει, εντούτοις, εξαιρετικά χρήσιμα δεδομένα για την κατανόηση της γεωδυναμικής αλληλεπίδρασης μεταξύ των mega-projects και των θεμελιωδών νόμων της φυσικής.