จากการเปิดเผยของ NASA รายงานล่าสุดระบุว่า การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลส่งผลให้เกิดการกระจายตัวของมวลน้ำรอบโลกมากพอที่จะทำให้ จุดศูนย์กลางมวล (Center of Mass) ของดาวเคราะห์ดวงนี้ขยับไปมาในระดับเศษเสี้ยวนิ้วเมื่อเทียบกับจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิต นักวิทยาศาสตร์ของ NASA กำลังติดตามการแกว่งตัวดังกล่าวอย่างใกล้ชิด เนื่องจากจุดศูนย์กลางมวลของโลกเป็นจุดอ้างอิงที่สำคัญยิ่งสำหรับการนำทางด้วยดาวเทียมและการวัดระดับความสูงของพื้นผิวโลก
จุดศูนย์กลางมวล (Center of Mass) คือจุดสมมติที่เป็นเสมือนศูนย์กลางการรวมมวลทั้งหมดของวัตถุ ในกรณีของโลก จุดนี้จะไม่อยู่คงที่เนื่องจากโลกไม่ได้เป็นวัตถุแข็งเกร็งที่หยุดนิ่ง แต่มีการเคลื่อนที่ของของไหล เช่น น้ำในมหาสมุทร น้ำแข็งที่ละลาย และมวลบรรยากาศตลอดเวลา
เทคนิคใหม่ในการระบุตำแหน่ง Geocenter
การวิเคราะห์พบว่า ทีมวิจัยที่นำโดยห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น (Jet Propulsion Laboratory หรือ JPL) ของ NASA ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ ได้เสนอวิธีการใหม่ในการคำนวณการแกว่งตัวตามฤดูกาลด้วยความแม่นยำสูง ซึ่งผลการวิเคราะห์นี้ถูกตีพิมพ์ใน การศึกษาฉบับใหม่ ในวารสาร Geophysical Journal International โดยเผยให้เห็นภาพของการละลายของน้ำแข็งในฤดูใบไม้ผลิ การหมุนเวียนของมหาสมุทร และความหนาแน่นของอากาศในฤดูหนาวที่ส่งผลต่อการขยับของมวลโลก
ในความเป็นจริง หากโลกเป็นเพียงลูกหินอ่อนแข็ง จุดศูนย์กลางมวลจะทับซ้อนกับจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตพอดี แต่เนื่องจากโลกมีการ "กระเพื่อม" และ "ยุบตัว" ภายใต้น้ำหนักของน้ำ น้ำแข็ง และอากาศ ทำให้จุดศูนย์กลางมวลมีการแกว่งตัวรอบจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตได้มากถึงหลายมิลลิเมตร
ความแม่นยำระดับดาวเทียม
เพื่อลดความไม่แน่นอนของข้อมูล Donald Argus นักธรณีฟิสิกส์จาก JPL ได้พัฒนาเทคนิคใหม่ที่อิงจากการติดตามดาวเทียมที่มีความแม่นยำสูง โดยปกติแล้วดาวเทียมจะโคจรไปตามแรงโน้มถ่วงรอบจุดศูนย์กลางมวลของโลกอยู่แล้ว การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยของระยะห่างระหว่างดาวเทียมและสถานีภาคพื้นดินจึงสะท้อนถึงการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลนี้
รายงานระบุว่า มีการใช้ดาวเทียมโลหะความหนาแน่นสูงที่ชื่อว่า LAGEOS (Laser Geodynamics Satellites) 1 และ 2 ซึ่งถูกส่งขึ้นไปในปี 1976 และ 1992 ตามลำดับ ดาวเทียมเหล่านี้มีลักษณะคล้ายลูกบอลดิสโก้หนักกว่า 400 กิโลกรัม ติดตั้งปริซึมสะท้อนแสงเพื่อใช้ในการวัดระยะด้วยเลเซอร์จากสถานีภาคพื้นดินกว่า 20 ประเทศทั่วโลก
LAGEOS (LAser GEOdynamics Satellite) คือภารกิจดาวเทียมที่ออกแบบมาเพื่อการวัดด้านจีโอไดนามิกส์โดยเฉพาะ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถติดตามการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกและการเปลี่ยนแปลงของรูปร่างของโลกได้อย่างละเอียด
ปัจจัยสำคัญที่ทำให้โลกแกว่งตัว
การศึกษานี้ได้จำแนกสาเหตุของการแกว่งตัวของจุดศูนย์กลางมวลออกเป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่ มหาสมุทร, ชั้นบรรยากาศ และแหล่งน้ำบนทวีป (รวมถึงน้ำแข็งบนบก หิมะ น้ำในทะเลสาบและแม่น้ำ ความชื้นในดิน และน้ำบาดาล)
ผลกระทบที่เกิดขึ้นจริง:
- หิมะในอเมริกาเหนือและยูเรเชีย: สะสมสูงสุดในเดือนมีนาคม และดึงจุดศูนย์กลางมวลของโลกไปทางขั้วโลกเหนือประมาณ 3 มิลลิเมตร
- น้ำฝนในลุ่มแม่น้ำอเมซอน: มีมวลมหาศาลถึง 2,400 กิกะตันในเดือนเมษายน ส่งผลให้จุดศูนย์กลางมวลเหวี่ยงไปทางอเมริกาใต้ 2.2 มิลลิเมตร
- มรสุมในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้: ปริมาณน้ำสูงสุดในเดือนพฤศจิกายน ช่วยเพิ่มการแกว่งตัวในรอบปี
- ความกดอากาศ: อากาศที่หนาวเย็นและหนาแน่นในฤดูหนาวช่วยกดทับเหนือพื้นที่อาระเบีย เอเชีย และแอฟริกาเหนือในช่วงปลายเดือนธันวาคม และกดทับเหนืออเมริกาใต้และแอฟริกาใต้ในช่วงเดือนมิถุนายน
การคำนวณมวลเหล่านี้สอดคล้องกับการสังเกตการณ์จากภารกิจ GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On) ซึ่งประกอบด้วยดาวเทียมฝาแฝดที่ตรวจวัดความแตกต่างของแรงดึงดูดของมวลน้ำที่เคลื่อนที่อยู่บนโลก
GRACE-FO คือภารกิจความร่วมมือระหว่าง NASA และศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์ธรณีของเยอรมนี (GFZ) ในการสร้างแผนที่แรงโน้มถ่วงของโลกรายเดือน เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงของน้ำและน้ำแข็งทั่วโลก
นอกจากนี้ NASA ยังมีแผนที่จะส่งภารกิจ GRACE-C (GRACE-Continuity) ขึ้นสู่ระบบโคจรในช่วงปลายปี 2028 เพื่อสานต่อข้อมูลการเคลื่อนที่ของมวลน้ำบนโลกที่มีการบันทึกมาอย่างยาวนานเกือบ 25 ปี ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการพัฒนาระบบอ้างอิงเพื่อการแผนที่ การนำทาง และโลจิสติกส์การขนส่งทั่วโลก
