แรงโน้มถ่วง การอธิบายการสร้างแผนภูมิสนามแรงโน้มถ่วงของโลก

แรงโน้มถ่วง เป็นเวลากว่า 40 ปีแล้วที่นักวิทยาศาสตร์พยายามค้นหาว่าอะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้พื้นที่ส่วนใหญ่ของแคนาดา โดยเฉพาะบริเวณอ่าวฮัดสัน มีแรงโน้มถ่วงหายไป กล่าวอีกนัยหนึ่งแรงโน้มถ่วงในบริเวณอ่าวฮัดสันและบริเวณโดยรอบนั้นต่ำกว่าในส่วนอื่นๆของโลก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่พบครั้งแรกในทศวรรษที่ 1960 เมื่อมีการสร้างแผนภูมิในสนามแรงโน้มถ่วงโลก มีการเสนอทฤษฎี 2 ทฤษฎีเพื่ออธิบายความผิดปกตินี้

แต่ก่อนที่จะพูดถึงสิ่งพวกนี้คือที่สิ่งสำคัญคือต้องคิดให้ดีก่อนว่าอะไรสร้างแรงดึงดูด ในระดับพื้นฐานแรงโน้มถ่วงเป็นสัดส่วนกับมวล ดังนั้นเมื่อมวลของพื้นที่เล็กลง แรงโน้มถ่วงก็จะเล็กลง แรงโน้มถ่วงอาจแตกต่างกันไปตามส่วนต่างๆของโลก แม้ว่ามักจะคิดว่ามันเป็นลูกบอล แต่จริงๆแล้วโลกโป่งออกที่เส้นศูนย์สูตรและจะแบนลงที่ขั้วโลกเนื่องจากการหมุนของมัน มวลของโลกไม่ได้กระจายออกไปตามสัดส่วน และสามารถเลื่อนตำแหน่งได้ตลอดเวลา

ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอทฤษฎีสองทฤษฎีเพื่ออธิบายว่ามวลของบริเวณอ่าวฮัดสันลดลง และมีส่วนทำให้แรงโน้มถ่วงของพื้นที่ลดลงได้อย่างไร ทฤษฎีหนึ่งมุ่งเน้นไปที่กระบวนการที่เรียกว่าการพาความร้อนที่เกิดขึ้นในเนื้อโลก แมนเทิลเป็นชั้นของหินหลอมเหลวที่เรียกว่าแมกมา และอยู่ระหว่าง 100 ถึง 200 กิโลเมตร ใต้พื้นผิวโลก แมกมาร้อนจัดและหมุนวนและเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ขึ้นและลงเพื่อสร้างกระแสการพาความร้อน

การพาความร้อนจะลากแผ่นทวีปของโลกลงมาซึ่งทำให้มวลในบริเวณนั้นลดลงและแรงโน้มถ่วงลดลง ทฤษฎีใหม่ที่กล่าวถึงแรงโน้มถ่วงที่หายไปของพื้นที่อ่าวฮัดสัน ที่อาจจะเกี่ยวกับส่วนของแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ ซึ่งปกคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของแคนาดาในปัจจุบันและทางตอนเหนือของสหรัฐอเมริกา แผ่นน้ำแข็งนี้มีความหนาเกือบ 3.2 กิโลเมตร ในพื้นที่ส่วนใหญ่ และในสองพื้นที่ของอ่าวฮัดสัน มีความหนา 3.7 กิโลเมตร มันหนักมากและถ่วงโลก

ในช่วงเวลาหนึ่งหมื่นปีที่แผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ละลายและหายไปในที่สุดเมื่อ 10,000 ปีที่แล้วมันทิ้งร่องรอยลึกลงไปในพื้นโลก เพื่อให้ได้แนวคิดที่ดีขึ้นเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้น ลองนึกถึงสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อกดนิ้วเบาๆบนพื้นผิวของเค้กหรือขนมปังที่นุ่มนิ่มจริงๆบางส่วนเคลื่อนไปด้านข้างและมีรอยบุ๋ม แต่พอเอานิ้วออกก็เด้งกลับมาปกติ สิ่งที่คล้ายกัน นี้เกิดขึ้นกับแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ ทฤษฎีนี้เสนอยกเว้นว่าโลกไม่ได้กระดอนกลับมากนัก

เนื่องจากมีการดีดตัวขึ้นช้ามาก น้อยกว่าครึ่งนิ้วต่อปี แต่ไม่นานมากก็มี พื้นที่รอบๆอ่าวฮัดสันมีมวลน้อยลง เนื่องจากโลกบางส่วนถูกแผ่นน้ำแข็งอาจจะมีการผลักออกไปด้านข้าง มวลน้อยหมายถึงแรงโน้มถ่วงน้อยลง แล้วทฤษฎีไหนถูกต้อง ปรากฏว่าเป็นทั้งคู่ การพาความร้อนและการดีดตัวของแผ่นน้ำแข็งทำให้แรงโน้มถ่วงบริเวณอ่าวฮัดสันลดลง อันดับแรก จะพิจารณาทฤษฎีแผ่นน้ำแข็ง ในการคำนวณผลกระทบของแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์

นักวิทยาศาสตร์ที่หอดูดาวของดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Smithsonian Institutionสำหรับฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ใช้ข้อมูลที่รวบรวมโดยดาวเทียม นักวิจัยใช้ดาวเทียมเกรซระหว่างเดือนเมษายน 2545 ถึงเมษายน 2549 ดาวเทียม นักวิจัยใช้ดาวเทียมเกรซ เป็นเครื่องจักรที่มีความซับซ้อนสูง โคจรรอบ 500 กิโลเมตร เหนือพื้นโลก และห่างกัน 220 กิโลเมตร ดาวเทียมสามารถวัดระยะทางได้ลึกถึงระดับไมครอน จึงสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแรงโน้มถ่วงเล็กน้อยได้

เมื่อดาวเทียมได้ทำการบินเหนือบริเวณอ่าวฮัดสันแรงโน้มถ่วงที่ลดลงทำให้ดาวเทียมเคลื่อนห่างจากโลกและจากดาวเทียมน้องสาวเล็กน้อย ดาวเทียมตรวจพบการเปลี่ยนแปลงระยะทางนี้และใช้ในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของ แรงโน้มถ่วง การเปลี่ยนแปลงใดๆที่ตรวจพบสามารถใช้เพื่อสร้างแผนที่ของสนามโน้มถ่วง ข้อมูล นักวิจัยใช้ดาวเทียมเกรซ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สร้างแผนที่ภูมิประเทศโดยจำลองลักษณะของอ่าวฮัดสันในช่วงยุคน้ำแข็งสุดท้าย

เมื่อมันถูกปกปิดที่เต็มไปด้วยแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ แผนที่เหล่านี้เผยให้เห็นลักษณะที่น่าสนใจบางอย่างเกี่ยวกับพื้นที่นี้ รวมถึงพื้นที่โป่งสองแห่งทางฝั่งตะวันตกและตะวันออกของอ่าวฮัดสันซึ่งมีน้ำแข็งหนากว่าส่วนอื่นๆของแผ่นมาก ตอนนี้แรงโน้มถ่วงต่ำกว่าส่วนอื่นๆของอ่าวที่ไร้แรงโน้มถ่วง การค้นพบที่สำคัญอีกประการหนึ่งมาจากข้อมูลของ นักวิจัยใช้ดาวเทียมเกรซ ปรากฏว่าทฤษฎีแผ่นน้ำแข็งคิดเป็นเพียง 25 ถึง 45 เปอร์เซ็นต์ของความแปรปรวนของแรงโน้มถ่วงรอบอ่าวฮัดสันและบริเวณโดยรอบ

เมื่อหักเอฟเฟกต์การดีดกลับ ออกจากสัญญาณแรงโน้มถ่วงของพื้นที่ นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุว่า ร้อยละ 55 ถึง 75 ที่เหลือของความแปรปรวนอาจจะมีของแรงโน้มถ่วงน่าจะเกิดจากการพาความร้อน บริเวณอ่าวฮัดสันจะมีแรงโน้มถ่วงน้อยลงไปอีกนาน ประมาณว่าโลกต้องดีดตัวขึ้นมากกว่า 650 ฟุตเพื่อกลับสู่ตำแหน่งเดิม ซึ่งน่าจะใช้เวลาประมาณ 5,000 ปี แต่เอฟเฟกต์การดีดกลับยังคงมองเห็นได้ แม้ว่าระดับน้ำทะเลทั่วโลกจะเพิ่มสูงขึ้น

แต่ระดับน้ำทะเลตามแนวชายฝั่งของอ่าวฮัดสันก็ลดลงเนื่องจากผืนดินยังคงฟื้นตัวจากน้ำหนักของแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์แม้ว่าความลึกลับเกี่ยวกับความผิดปกติของแรงโน้มถ่วงแคนาดาจะสงบลงแล้ว แต่การศึกษาก็มีนัยที่กว้างขึ้น นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาของหอดูดาวดาราศาสตร์ฟิสิกส์สมิธโซเนียน รู้สึกทึ่งที่สามารถมองเห็นได้ว่าโลกมีลักษณะอย่างไรเมื่อ 20,000 ปีก่อน และด้วยการแยกอิทธิพลของผลกระทบการดีดตัวของแผ่นน้ำแข็ง

นักวิจัยจึงต้องทำความเข้าใจให้ดีว่าการพาความร้อนส่งผลต่อแรงโน้มถ่วงอย่างไร และการเปลี่ยนแปลงของทวีปเมื่อเวลาผ่านไปอย่างไรในที่สุด ดาวเทียม นักวิจัยใช้ดาวเทียมเกรซได้ให้ข้อมูลแก่นักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับแผ่นน้ำแข็งและธารน้ำแข็งจำนวนมาก จากการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นเมื่อหลายพันปีก่อน นักวิทยาศาสตร์อาจได้รับ ความเข้าใจที่ดีขึ้นว่าภาวะโลกร้อนและระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นส่งผลกระทบต่อโลกในปัจจุบันอย่างไร และผลกระทบที่จะเกิดขึ้นในอนาคต

นานาสาระ: ฟอสซิล การอธิบายเกี่ยวกับฟอสซิลจำลองถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไร