రోజు చిన్నబోతోంది!

రోజురోజుకీ భూమి వేగం పెరుగుతోంది. త్వరత్వరగా తిరిగేస్తోంది. దీంతో రాన్రానూ రోజులు ‘చిన్నవైపోతున్నాయి’! అవును. ఇటీవల భూమి చరిత్రలో అతి చిన్న రోజు నమోదైంది. 24 గంటలు పూర్తి కావటానికి ఇంకా 1.59 మిల్లీ సెకండ్ల సమయం మిగిలి ఉండగానే భూమి తన చుట్టు తాను తిరిగేసింది మరి. అణు గడియారాలతో భూ భ్రమణ వేగాన్ని లెక్కించటం ఆరంభించినప్పట్నుంచి నమోదైన అతి చిన్న రోజు ఇదే. ఇంతకీ భూమి భ్రమణ వేగం ఎందుకు పెరుగుతోంది? రోజు వ్యవధికి దీనికి సంబంధమేంటి? లెక్క తప్పితే ఏమవుతుంది? సమయాన్ని లెక్కించటంలో అణు గడియారాల ప్రాముఖ్యతేంటి?

గ్రహాలు తమ చుట్టు తాము ఒకసారి తిరగటానికి పట్టే కాలాన్ని రోజు వ్యవధి (లెంత్‌ ఆఫ్‌ డే) అంటారు. గ్రహం తన అక్షం మీద ఒక భ్రమణాన్ని పూర్తి చేయటానికి పట్టే సమయం, 86,400 సెకండ్ల (24 గంటలు) మధ్య వ్యత్యాసం ఆధారంగా దీన్ని లెక్కిస్తారు. గ్రహం వేగంగా భ్రమిస్తే రోజు వ్యవధి తగ్గుతుంది, నెమ్మదిగా తిరిగితే పెరుగుతుంది. మన భూమి ఒకసారి తన చుట్టు తాను తిరగటానికి సగటున 24 గంటలు పడుతుంది. అయితే ఇది ఎప్పుడూ ఇంతే వేగంగా తిరగాలని లేదు. కాస్త ఇటూ కావొచ్చు. ఎందుకనో గత కొన్ని దశాబ్దాలుగా భూమి త్వరపడి పోతోంది. భ్రమణ వేగం పెరుగుతూ వస్తోంది. ఇది మిల్లీ సెకండ్ల పరిమాణంలో ఉండటం వల్ల మనం గుర్తించలేకపోవచ్చు గానీ అణు గడియారాలు కచ్చితంగా గుర్తించగలుగుతున్నాయి. భూమి భ్రమణ వేగం పెరగటం వల్ల రోజులు చిన్నవైపోతున్నాయి. 2020లో ఏకంగా 28 ‘చిన్న రోజులు’ నమోదయ్యాయి! గత ఏడాదీ ఒకసారి ఇలాగే జరిగింది. తాజాగా మరోసారి భూమి ఇంకాస్త వేగంగా తిరిగి, తన రికార్డును తానే ఛేదించింది. ఈ ధోరణి శాస్త్రవేత్తలనే ఆశ్చర్యానికి గురిచేస్తోంది.

నిరంతర మార్పులతో..

భూమి వేగం ఎందుకు పుంజుకుంటోంది? ప్రస్తుతానికైతే కచ్చితంగా తెలియదు. దీనికి రకరకాల అంశాలు దోహదం చేస్తుండొచ్చని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు. నిజానికి చంద్రుడి ప్రేరణతో తలెత్తే ఆటుపోట్లతో ముడిపడిన ఘర్షణ ప్రభావం వల్ల కోట్లాది సంవత్సరాలుగా భూమి భ్రమణ వేగం నెమ్మదిస్తూనే వచ్చింది. అయితే గత 20వేల ఏళ్ల నుంచి ఇది మారిపోయింది. భూ భ్రమణ వేగం పెరుగుతూ వస్తోంది. చివరి మంచు యుగం ముగిసినప్పుడు ధ్రువాల వద్ద మంచు కరగటం మూలంగా ఉపరితల పీడనం తగ్గింది. భూమి పైపొర, కేంద్రానికి మధ్యలో ఉండే మ్యాంటిల్‌ క్రమంగా ధ్రువాల దిశగా కదలటం మొదలైంది. ఇది భూమి అక్షానికి దగ్గరగా వస్తున్నకొద్దీ భ్రమణ వేగమూ పెరుగుతూ వచ్చింది. దీంతో ప్రతి శతాబ్దంలో రోజు వ్యవధి సుమారు 0.6 మిల్లీసెకండ్ల చొప్పున తగ్గుతూ వచ్చింది. చిన్న మొత్తంలోనే అయినా భారీ భూకంపాలు సైతం రోజు వ్యవధిని మార్చొచ్చు. ఉదాహరణకు- 2011లో జపాన్‌లో వచ్చిన భారీ భూంకంపంతో భ్రమణ వేగం 1.8 మిల్లీసెకండ్ల మేరకు పెరిగి ఉండొచ్చని భావిస్తున్నారు. స్వల్పకాలంలో సంభవించే వాతావరణ మార్పులూ భూమి తిరిగే వేగం మీద ప్రభావం చూపొచ్చు. ఇవి వేగాన్ని పెంచొచ్చు, లేదూ తగ్గించొచ్చు. పక్షానికి, నెలకు మారిపోయే సముద్ర అలల తీరుతెన్నులు, మహా సముద్రాల ప్రవాహాలు, ఆయా కాలాల్లో కురిసే మంచు, వర్షపాతం, భూగర్భ నీటిని తోడటం వంటివన్నీ భ్రమణ వేగం మీద ప్రభావం చూపొచ్చు. ఎత్తయిన పర్వతాల మీద మంచు పొరలు కరగటం, తిరిగి గడ్డకట్టటం మూలంగానూ భూమి వేగం మారొచ్చు.

షాండ్లర్‌ వాబుల్‌: భూ భ్రమణ వేగం పెరగటానికి దారితీస్తున్న అంశాల్లో ఒకటి ‘షాండ్లర్‌ వాబుల్‌’ ప్రభావం. ఘన భూభాగంతో పోలిస్తే భూమి అక్షంలో తలెత్తే స్వల్ప తేడాను ఛాండ్లర్‌ వాబుల్‌ అంటారు. చూడటానికి భూమి అక్షం స్థిరంగా ఉన్నట్టే కనిపిస్తుంటుంది. కానీ బొంగరం తిరుగుతున్నప్పుడు ఊగిసలాడినట్టుగా చాలా నెమ్మదిగా ఊగిసలాడుతూ ఉంటుంది. ఈ ప్రక్రియలో భాగంగా అక్షంలో ఏర్పడే మార్పు వల్ల భూమి వేగంగా భ్రమించొచ్చు.

సెకండు తొలగించాల్సి రావచ్చు

భూమి వేగం పెరిగితే.. అదీ స్వల్పంగా ఎక్కువైతే ఏమవుతుందని అనుకోవటానికి లేదు. జీపీఎస్‌ వంటి పరిజ్ఞానాలు సరిగా పనిచేయటానికి కచ్చితమైన సమయం అవసరం. కాబట్టి భూమి వేగం ఇలాగే పెరుగుతూ పోతే దీనికి తగినట్టుగా మున్ముందు గడియారాల నుంచి ఒక సెకండును తొలగించాల్సి రావొచ్చని (నెగెటివ్‌ లీప్‌ సెకండు) శాస్త్రవేత్తలు హెచ్చరిస్తున్నారు. లీప్‌ సెకండు వ్యవస్థను 1970ల ఆరంభంలో ప్రవేశపెట్టారు. ఇప్పటివరకు 27 లీప్‌ సెకండ్లను జోడించారు (పాజిటివ్‌ లీప్‌ సెకండు) గానీ ఎన్నడూ తొలగించలేదు. భూమి వేగం పెరుగుతున్న నేపథ్యంలో ఏదో ఒకనాడు ఒక సెకండును తొలగించాల్సి రావొచ్చు. ఇది టెక్నాలజీ మీద పెను ప్రభావమే చూపుతుందని, హార్డ్‌వేర్‌ కంపెనీలకు పెద్ద తలనొప్పి తెచ్చిపెట్టొచ్చని చెబుతున్నారు. రోజు నుంచి ఒక సెకండును తొలగించటాన్ని ఎన్నడూ పెద్ద ఎత్తున పరీక్షించలేదు. అందువల్ల సెకండును తొలగిస్తే టైమర్ల ఆధారంగా పనిచేసే సాఫ్ట్‌వేర్‌ మీద గణనీయ ప్రభావమే చూపుతుందని ఆందోళన పడుతున్నారు. ప్రస్తుతమున్న చాలా కంప్యూటర్‌ సర్వర్లు 32 బిట్‌ పూర్ణాంకంలో తేదీని, సమయాన్ని నిల్వ చేసుకునే ఒకే వ్యవస్థను వాడుకుంటాయి. ఇది జనవరి 1, 1970 నుంచి సెకండ్ల ప్రకారం లెక్కించుకుంటూ వస్తుంది. దీన్నే ఎపోక్‌ టైమ్‌గా వర్ణిస్తుంటారు. లీప్‌ సెకండు మూలంగా ఈ సర్వర్ల పనితీరు దెబ్బతినొచ్చు. ఇంటర్నెట్‌ సేవలకు అంతరాయం కలగొచ్చు.

సమయ సూత్ర అనుసంధానం

ఏ ప్రాంతం టైమ్‌ జోన్‌ దానిదే. అయినా ప్రపంచమంతా ఒకే సమయంతో ఎలా అనుసంధానమవుతోంది? దీనికి కారణం అందరూ తమ గడియారాలను అంతర్జాతీయంగా అంగీకరించిన కోఆర్డినేటెడ్‌ యూనివర్సల్‌ టైమ్‌ (యూటీసీ) ప్రకారం సరిచేసుకోవటం. వందలాది అణు గడియారాల్లో నమోదయ్యే సమయం (ఇంటర్నేషనల్‌ అటమిక్‌ టైమ్‌). భూ భ్రమణం (యూనివర్సల్‌ టైమ్‌) ఆధారంగా యూటీసీని నిర్ణయిస్తారు. ఆయా దేశాలు భూమి మీద తమ స్థానాన్ని బట్టి యూటీసీకి సమయాన్ని జోడించటం లేదా తీసేయటం ద్వారా స్థానిక సమయాన్ని నిర్ణయించుకుంటాయి. లూయిస్‌ ఎసెన్‌ తొలి అణు గడియారాన్ని రూపొందించిన తర్వాత 1960ల్లో యూటీసీని వాడుకోవటం ఆరంభించారు. సెకండ్ల ముల్లు మరీ త్వరగా లేదా మరీ నెమ్మదిగా తిరిగే సమస్య అణు గడియారం ఆవిష్కరణతో తీరిపోయింది. ప్రస్తుతం ప్రపంచవ్యాప్తంగా 400 స్థిర అణు గడియారాలు పనిచేస్తున్నాయి. ప్రతి గడియారమూ ఫ్రాన్స్‌లోని ఇంటర్నేషనల్‌ బ్యూరో ఆఫ్‌ వెయిట్స్‌ అండ్‌ మెజర్స్‌ సంస్థకు సంకేతాలను పంపిస్తుంది. ఈ సంస్థ నెలకోసారి వీటిని పోల్చి చూసి ఇంటర్నేషనల్‌ ఆటమిక్‌ టైమ్‌ను నిర్ణయిస్తుంది. ఇది చాలా కచ్చితంగా సమయాన్ని తెలుపుతుంది. సిద్ధాంత పరంగా చూస్తే మన భూమి 24 గంటలకోసారి తన అక్షం మీద భ్రమిస్తుంది. నిజానికి దీని వేగం ఎప్పుడూ ఒకేలా ఉండదు. ఒక రోజు వేగంగా తిరగొచ్చు, ఒక రోజు కాస్త నెమ్మదిగా తిరగొచ్చు. ఈ తేడాలను బట్టి చూస్తే ఆటమిక్‌ టైమ్‌ కాస్త ముందుంటుంది. దీని ప్రకారం గడియారాలను సెట్‌ చేసుకున్నట్టయితే ఆహార వేళలు మార్చుకోవాల్సి ఉంటుంది. అందుకే యూటీసీని నిర్ణయించటంలో భూమి భ్రమణ వేగాన్నీ పరిగణనలోకి తీసుకుంటారు. ఇంటర్నేషనల్‌ ఎర్త్‌ రొటేషన్‌ అండ్‌ రిఫరెన్స్‌ సిస్టమ్స్‌ సర్వీస్‌ (ఐఈఆర్‌ఎస్‌) భూమి భ్రమణాన్ని పర్యవేక్షిస్తుంటుంది. ఇది భూమి తిరుగుతున్నప్పుడు నక్షత్రాలను పరిశీలిస్తూ ఎర్త్‌ టైమ్‌ను లెక్కిస్తుంది. దీన్ని ఇంటర్నేషనల్‌ ఆటమిక్‌ టైమ్‌తో జతచేసి.. చివరికి కోఆర్డినేటెడ్‌ యూనివర్సల్‌ టైమ్‌ను నిర్ణయిస్తుంది.

అణు గడియారాలు ఎలా పనిచేస్తాయి?

అణు గడియారాలు ఆసిలేటర్ల సాయంతో కాలాన్ని లెక్కిస్తాయి. ఇవి పెండ్యులమ్‌ మాదిరిగా లయబద్ధంగా ముందుకూ వెనక్కూ ఊగుతాయి. ఎంత వేగంగా ఊగితే అంత కచ్చితంగా సమయాన్ని తెలుపుతాయి. చాలావరకు క్వార్ట్జ్‌ స్ఫటికమే ఆసిలేటర్‌గా ఉంటుంది. ఇది సెకండుకు లక్షలాది సార్లు కంపించి, ఒక తరంగాన్ని సృష్టిస్తుంది. ఈ తరంగం ఒక క్రమ పద్ధతిలో పైకీ కిందికీ ఊగుతుంటుంది. సమస్యేంటంటే- ఇది స్థిరంగా ఉండకపోవటం. ఉపగ్రహాల ప్రయోగం వంటి కీలకమైన సందర్భాల్లో కచ్చితమైన సమయం చాలా కీలకం. క్వార్ట్జ్‌ గడియారాలు అంత కచ్చితంగా సమయాన్ని అందించలేవు. దీన్ని అధిగమించటానికే శాస్త్రవేత్తలు క్వార్ట్జ్‌ స్ఫటికాలను అణువుల సహజ ప్రతిధ్వనులతో బంధించారు. కచ్చితమైన తరంగధైర్ఘ్యాల ప్రభావానికి లోనైనప్పుడు అణువులు శక్తి స్థితిని మార్చుకుంటాయి. ఈ మార్పులను గుర్తించటం ద్వారా క్వార్ట్జ్‌ స్ఫటికాల కంపనాన్ని పర్యవేక్షించటం సాధ్యమవుతుంది. దీంతో క్వార్ట్జ్‌ గడియారాలు సమయానికి అటూ ఇటూ మారిపోతే వెంటనే సరి చేయటానికి వీలవుతుంది. అణు గడియారాల్లో కీలక సూత్రం ఇదే.