Μπορεί το νερό που συγκρατεί ένα φράγμα να επηρεάσει την περιστροφή ολόκληρης της Γης; Στην περίπτωση του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών, γνωστού ως Three Gorges Dam, ένας υπολογισμός της NASA δίνει καταφατική απάντηση, αλλά με μια κρίσιμη διευκρίνιση: η εκτιμώμενη αλλαγή είναι εξαιρετικά μικρή.
Σε ανακοίνωση του 2005, η NASA ανέφερε ότι η πλήρωση του ταμιευτήρα θα μπορούσε να αυξήσει τη διάρκεια της ημέρας κατά περίπου 0,06 μικροδευτερόλεπτα. Πρόκειται για θεωρητική εκτίμηση της επίδρασης της ανακατανομής του νερού, χωρίς πρακτική συνέπεια για την καθημερινότητά μας.
Τι είχε υπολογίσει η NASA το 2005;
Η αναφορά στο κινεζικό φράγμα περιλαμβανόταν σε ανακοίνωση της NASA για τις επιπτώσεις του μεγάλου σεισμού της Σουμάτρας τον Δεκέμβριο του 2004. Ο γεωφυσικός Benjamin Fong Chao χρησιμοποίησε τον ταμιευτήρα ως παράδειγμα για το πώς η μετακίνηση μεγάλης μάζας μπορεί να επηρεάζει την περιστροφή του πλανήτη.
Για πλήρωση με περίπου 40 κυβικά χιλιόμετρα νερού, ο υπολογισμός έδινε επιμήκυνση της ημέρας κατά 0,06 μικροδευτερόλεπτα και μετατόπιση της θέσης του πόλου κατά περίπου 2 εκατοστά. Η ανακοίνωση περιέγραφε υπολογιζόμενες μεταβολές, όχι παρατήρηση που απομόνωνε την επίδραση του φράγματος από όλες τις υπόλοιπες μεταβολές της Γης.
Τα 0,06 μικροδευτερόλεπτα αντιστοιχούν σε 60 νανοδευτερόλεπτα, δηλαδή σε μόλις 0,00000006 δευτερόλεπτα. Αυτή είναι η κλίμακα του φαινομένου πίσω από τους εντυπωσιακούς τίτλους για το φράγμα που «επιβραδύνει τη Γη».
Πώς συνδέεται το νερό με την περιστροφή;
Η ταχύτητα περιστροφής ενός σώματος συνδέεται με την κατανομή της μάζας του γύρω από τον άξονά του. Ένα γνωστό παράδειγμα είναι ο παγοδρόμος: όταν ανοίγει τα χέρια του, η μάζα απομακρύνεται από τον άξονα περιστροφής και η περιστροφή επιβραδύνεται.
Στη φυσική, η κατανομή αυτή περιγράφεται με τη «ροπή αδράνειας». Όταν αυξάνεται η απόσταση της μάζας από τον άξονα, αυξάνεται και η ροπή αδράνειας, επηρεάζοντας την ταχύτητα περιστροφής σύμφωνα με την αρχή της διατήρησης της στροφορμής.
Ένας μεγάλος ταμιευτήρας ανακατανέμει νερό στην επιφάνεια του πλανήτη, συγκεντρώνοντάς το σε διαφορετικές θέσεις και υψόμετρα. Για τον υπολογισμό της επίδρασης μετρά τόσο η ποσότητα όσο και η διαδρομή της μετακίνησης της μάζας σε σχέση με τον άξονα της Γης.
Αντίστοιχες διεργασίες συμβαίνουν και στη φύση, μέσα από μεταβολές στους πάγους, στους ωκεανούς και στα υπόγεια νερά. Η περιστροφή της Γης παρουσιάζει διακυμάνσεις, καθώς ο πλανήτης δεν συμπεριφέρεται σαν ένα άκαμπτο σώμα με αμετάβλητη κατανομή μάζας.
Πόσο μεγάλο είναι το Φράγμα των Τριών Φαραγγιών;
Το φράγμα βρίσκεται στον ποταμό Γιανγκτσέ, στην επαρχία Χουμπέι της Κίνας. Ο υδροηλεκτρικός σταθμός έχει εγκατεστημένη ισχύ 22.500 MW, ή 22,5 GW, μέγεθος που τον κατατάσσει πρώτο παγκοσμίως ως προς την εγκατεστημένη ισχύ.
Η συνολική χωρητικότητα του ταμιευτήρα φτάνει περίπου τα 39,3 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα. Η πραγματική ποσότητα νερού μεταβάλλεται ανάλογα με τη στάθμη και τη διαχείριση του έργου, επομένως η μέγιστη χωρητικότητα δεν πρέπει να παρουσιάζεται ως μόνιμο περιεχόμενο της λίμνης.
Η κατασκευή ξεκίνησε το 1994 και οι πρώτες μονάδες άρχισαν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια το 2003. Το κύριο σώμα του φράγματος ολοκληρώθηκε το 2006, ενώ η τελευταία από τις μεγάλες μονάδες ηλεκτροπαραγωγής τέθηκε σε λειτουργία το 2012.
Το έργο εξυπηρετεί επίσης την αντιπλημμυρική διαχείριση και τη ναυσιπλοΐα στον Γιανγκτσέ. Η υδροηλεκτρική παραγωγή του προσφέρει ηλεκτρισμό χωρίς καύση ορυκτών καυσίμων κατά τη λειτουργία των στροβίλων, όμως η συνολική αξιολόγηση ενός τέτοιου έργου περιλαμβάνει και τις συνέπειες της κατασκευής και του ταμιευτήρα.
Τι σημαίνει η μικρή μετατόπιση του πόλου;
Η θέση του άξονα περιστροφής ως προς τον στερεό φλοιό της Γης μεταβάλλεται φυσικά με τον χρόνο. Οι επιστήμονες μελετούν αυτή την κίνηση σε σχέση με διεργασίες στην επιφάνεια και στο εσωτερικό του πλανήτη.
Τα περίπου 2 εκατοστά που αναφέρονται στον υπολογισμό για το φράγμα περιγράφουν μια πολύ μικρή μεταβολή της θέσης του πόλου. Δεν αποτελούν ένδειξη δραματικής ανατροπής του άξονα ή αλλαγής των εποχών.
Παρόμοια, η εκτίμηση για τη διάρκεια της ημέρας δεν σημαίνει ότι κάθε επόμενο εικοσιτετράωρο μεγαλώνει κατά επιπλέον 0,06 μικροδευτερόλεπτα. Περιγράφει την υπολογιζόμενη διαφορά που θα προκαλούσε η συγκεκριμένη ανακατανομή του νερού.
Ποιες είναι οι πιο άμεσες συνέπειες του έργου;
Η απειροελάχιστη επίδραση στην περιστροφή έχει επιστημονικό ενδιαφέρον, χωρίς να αποτελεί πρακτικό κίνδυνο για τους ανθρώπους. Οι κοινωνικές και περιβαλλοντικές αλλαγές γύρω από το φράγμα είναι πολύ πιο άμεσες.
Η δημιουργία του ταμιευτήρα οδήγησε στη μετεγκατάσταση περισσότερων από ένα εκατομμύριο ανθρώπων. Κατοικημένες εκτάσεις και χώροι πολιτιστικής σημασίας κατακλύστηκαν καθώς ανέβαινε η στάθμη του νερού.
Η ρύθμιση της ροής του ποταμού επηρεάζει επίσης τη μεταφορά ιζημάτων και τα ποτάμια οικοσυστήματα. Αυτές οι αλλαγές έχουν προκαλέσει ανησυχίες για τη βιοποικιλότητα, ενώ η περιοχή του ταμιευτήρα έχει συνδεθεί με κατολισθήσεις και σεισμική δραστηριότητα που χρειάζονται παρακολούθηση.
Το Three Gorges Dam προσφέρει ένα εντυπωσιακό παράδειγμα εφαρμογής της φυσικής σε πλανητική κλίμακα. Η μετακίνηση νερού μπορεί να αφήνει ένα υπολογίσιμο ίχνος στην περιστροφή της Γης, ακόμη κι όταν αυτό είναι αδύνατο να γίνει αισθητό στην καθημερινότητα.
Η ουσιαστική συζήτηση για το έργο αφορά την ενέργεια που παράγει, τη διαχείριση του ποταμού και τις ζωές και τα οικοσυστήματα που μεταμόρφωσε. Τα 60 νανοδευτερόλεπτα βοηθούν να κατανοήσουμε τη φυσική του πλανήτη· δεν αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο ζούμε την ημέρα μας.
Πηγές:
