地球が静止している場合

遠心力がないことのモデル化

Witold Fraczek、Esri

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以下は未来的なシナリオではありません。サイエンスフィクションではありません。これは、非常にありそうもないが、知的に魅力的なクエリの結果をモデル化するGISの機能のデモンストレーションです。地球の回転が停止した場合はどうなるでしょうか。 ArcGISを使用して、複雑なラスター分析と体積計算を実行し、これらの結果を視覚化するマップを生成しました。

私たちが知っている世界。陸と海の明らかな境界は、標高0の等高線で示されます。

地球の楕円体のより長い赤道軸は21.4kmを超えています（または1パーセントの1/3）極軸よりも長い。このマップに示されている楕円体の平坦化は意図的に誇張されています。

マップ上で最も重要な特徴は地球の海の一部は、その水域の空間的な広がりです。通常、海の描写は非常に明白で一定であるため、地理の基盤であり、物理的な世界の認識の基礎であることに気付かないため、海の描写にはあまり注意を払いません。

陸と水の両方の空間的広がりを概説する大陸から海を分離する線は、最も基本的な輪郭です。海面を意味するため、標高はゼロです。私たちが現在観測している海面はなぜですか？海面を制御するものは何ですか？海面を決定する力はどれくらい安定していますか？この記事では、地球の海の気候変動と水位の潜在的な上昇についてではなく、地球の形状と、海がどこにあるかを決定する強力な地球物理学的エネルギーについて言及しています。

海面は水を地球の重心に向かって引っ張る惑星の重力、および地球の自転から生じる外向きの遠心力と平衡状態にあり、常に平衡状態にあります。数十億年の回転の後、地球は楕円形（平らな球と考えることができます）の形をしています。その結果、地球の重心までの距離は赤道の周りで最も長く、極円を超えて最も短くなります。赤道に沿って観測された平均海面と、極の海面から地球の重心までの距離との現在の差は、約21.4 km（km）です。

静止地球の重力は極域で最も強く（緑色で表示）、中緯度で中間であり、赤道に近い、アンデスの高地。

地球の回転が止まると、大規模な海洋水の移動が起こります。停止と海面は異なる場所にあり、世界の地理が完全に変化します。

地球の回転が遅くなり、最終的に数十年にわたって回転が停止した場合はどうなりますか？ ArcGISでは、このシナリオの影響をモデル化し、計算と推定を実行し、遠心力がない場合の海面への影響を示す一連のマップを作成できます。

地球がその軸を中心に回転しなくなったが、継続した場合太陽の周りを回転し、その自転軸は同じ傾斜を維持し、1年の長さは同じままですが、1日は1年も続きます。この架空のシナリオでは、遠心力の連続的な消失により、気候に壊滅的な変化が生じ、等電位重力状態の変化に壊滅的な地質学的調整（壊滅的な地震として表される）が発生します。

遠心力効果の欠如地球の重力は、海の広がりを制御する唯一の重要な力です。月や太陽などの著名な天体も役割を果たしますが、地球から離れているため、地球の海洋の広がりへの影響はごくわずかです。

地球の重力だけの場合新しい地理の作成を担当しました。現在、赤道で約8 kmの高さの海洋水の巨大な膨らみは、静止した地球の重力が最も強い場所に移動します。この膨らみは、赤道で時速1,667 kmの直線速度で回転する地球の遠心力効果に起因します。既存の赤道の水膨らみは、地球自体の楕円形も膨らませます。

北アメリカの領土上の架空の北極圏海の範囲が表示されます。オレンジ色は、北海の水位から3,000メートルを超える高度の領域を示します。赤い点は、大陸の最大の都市のいくつかを表しています。

バルジは、重力平衡で均一な海面を確立することにより、地球の最終的な形状を定義します。これは、地球の形を説明します。測地学者が1世紀以上にわたって計算しようとしていたのは、まさにこの形状の幾何学です。彼らの努力は、1984年にワシントンDCの国際社会によってWorld Geodetic System 1984（WGS84）と呼ばれる楕円体が受け入れられたことで終了しました。楕円体WGS84は、以前の多くの他の楕円体よりも正確に地球の形状を近似します。提案されました。

地球が静止している場合、海は徐々に極に向かって移動し、赤道域の土地が出現します。これは最終的に巨大な赤道の巨大大陸と2つの大きな極海をもたらすでしょう。地球が完全な楕円体である場合、一方または他方の海に水文学的に寄与する領域を描く線は赤道をたどります。ただし、大陸と海底の両方が大幅に緩和されているため、水文学的に1つまたは別の海に寄与する領域間の仮想的なグローバルな分割は、赤道から大幅に外れています。よく知られている米国大陸分水嶺と同様に、これは新しい周極海の2つの巨大な半球形の分水界を隔てる境界になります。興味深いことに、この世界的な分裂の最高点は、地球全体の最高高度ではありません。コロンビアのアンデス山脈の世界的な分断の最高標高は約12,280メートルですが、チンボラソ（エクアドル）とキリマンジャロ（タンザニア）の有名な赤道火山の標高はそれぞれ13,615メートルと12,786メートルです。両方の火山はたまたまグローバルな境界線上に位置していません。標高2,760メートルの新しいグローバル分割線の最低点は、西太平洋のキリバティ島の南西に位置します。

最初の地表の独特の起伏のため減速の中で、陸と水の輪郭の最も重要な変化は、北半球の高緯度で発生し、うねりのある海がシベリア北部とカナダ北部の平坦で広大な領域に急速に拡大します。低緯度での大陸の輪郭の変化は、（いくつかの例外を除いて）赤道の水が深く、水位が数十メートル下がっても広い面積の土地が出現しないため、ほとんど知覚できません。減速期間、海と陸の主な地理的特徴がすでに地球の楕円形と新しい重力分布に調整されている場合、比較的小さな変化が発生します。これは原因である可能性があります。地球の地理的レリーフの多様性の影響を圧倒する、地球の楕円形になっています。

今日、3つの世界の海すべてがつながっています。これにより、基本的に1つの海面を持つグローバルな海が作成されます。回転速度の低下の結果として、世界の海の輪郭は絶えず劇的な変化を遂げるでしょう。赤道水域は極域に向かって移動し、最初は深さが大幅に減少しますが、容量がはるかに少ない極域の盆地を満たします。北半球の高緯度地域が水没すると、北半球の周極海の面積は急速に拡大し、シベリアの広大な低地と北アメリカの北部をカバーします。地球の自転が海洋の分離が起こる速度まで減少するまで、地球の海洋は1つの単位のままです。巨大な水域の慣性と遠心力の減少の間の相互作用は非常に複雑になります。地球の自転の着実な減速の結果として、世界の海は徐々に2つの海に分離されます。明らかに、最後の接続は、キリバス諸島の南西に位置する世界の分割線の最下点で切断されます。現在の西太平洋は飛行機であり、最初の分割後に2つの極周辺の海の間で水が交換される可能性がないため、土地はすぐに出現します。2つの海の間の最終的な分離の領域は、同時の出現と乾燥です。数百キロメートルに及ぶ領域。

重力が北極海、低地に向かってより多くの水を引き寄せる間シベリアとカナダ北部の海域は水没するでしょう。対応する赤道域からの水の移動は、アジアの南東とオーストラリアの北の浅い大陸棚水と組み合わさって、土地が出現するでしょう。

北極海が深まると、アジア、ヨーロッパ、北アメリカの北部平原に水がさらに拡大します。グリーンランドと南極大陸は、標高が高いにもかかわらず、サイズが大幅に小さくなります。南の海から新しい群島が出現します。世界最大の淡水貯水池である五大アメリカの湖は、海に溶け込んでいます。

2つの海が分離した後も減速が続き、海水がさらに移動します。ポール。驚くべきことに（南極の標高にもかかわらず）、南極海盆は北極海盆よりも大きな容量を持っています。両方の半球の水量が一定であることを考えると、南極のより容量の大きい海盆は、全体的に海面が低くなります。北極海。ArcGIS3DAnalyst拡張機能を使用して実行された体積計算によると、2つの海の海面の差は1,407メートルである必要があります。ただし、データの精度はこのレベルの精度を保証しないため、海間の標高差は使用された2つの海のレベルは1,400メートルでした。

この記事を示す一連の地図は、この地球の海の移動中の断続的な段階と、引き起こされた陸域、地形の標高、および水深の変化を示しています。これらのマップは、回転する世界から静止した世界への移行地理の中間段階を示しています。これらのマップは、遠心力が現在のレベルからゼロに徐々に減少し、重力が海洋の範囲を制御する唯一の力として残ります。

地球の自転の実際の減速が観察、測定、計算され、理論的に説明されています。より新しい方法論が開発され、より正確な機器が構築されるにつれて、減速の正確な速度はいくつかのソース間で異なる可能性があります。この非常に緩やかな減速を反映して、原子時計はうるう秒を頻繁に追加して太陽時に調整する必要があります。最初のうるう秒は1956年に追加されました。

この時点ですべての南極大陸は水中にあります。北極海と、シベリアとカナダの最近水没した広大な領土の水は、さらに深くなるでしょう。同時に、赤道水域はより浅くなるでしょう。

赤道近くの広大な土地は成長を続け、互いに結合しています。今では、カナダ、ヨーロッパ、ロシアのほぼすべてが北極圏の海に覆われています。

ほとんどの科学者は、太陽時（回転速度に関連する）が継続的に長くなっていることに同意しています。 。日の長さのこの最小限の増加は、主に海洋の潮汐摩擦によるものです。減速の推定速度を過去の地質学的時代に予測すると、1日の長さが今日よりも数時間短いことが示されました。

その結果、デボン紀（4億年前）には、地球は、太陽の周りを1回転する間に、現在よりも約40回回転しました。それ以来、大陸は大きく変動しているため、その時代の陸と海の輪郭を推定することは困難です。ただし、過去の回転速度が速かったため、赤道バルジの海洋水の膨らみは現在よりもはるかに大きかったと確信できます。同様に、地球の楕円体の平坦化もより重要でした。

このアニメーションは、この地球の海の移動中の断続的な段階を示しています。地球の自転速度の低下によって引き起こされる、土地の広がり、地形の標高、および水深の変化。これは、遠心力が現在のレベルからゼロに徐々に減少する効果を示しており、海の範囲を制御する唯一の力として重力を残しています。

地球の自転の影響「回転は、地球の全体的な形状と地球の海の輪郭の観点から、地球の形状に支配的な影響を及ぼします。地球の物理的な起伏は、海洋の描写を制御する二次的な要因にすぎません。地球の自転の減速は、私たちが想像できる限り、40億年間続きます。減速は、地球の形状を無限に、しかし着実に変化させ、動的にします。これらの動的な調整の最終的な結果は、地球が徐々に球のようになっていることです。ただし、地球の回転が停止するまでには数十億年かかり、重力の等電位により、完全な球体である平均海面が作成されます。

著者について

Witold Fraczekは、現在ApplicationPrototypeLabで働いているEsriの長年の従業員。彼は、農業大学で林業におけるGISの応用で博士号を取得し、ポーランドのワルシャワ大学で水文学の修士号を取得し、マディソンのウィスコンシン大学でリモートセンシングを取得しました。