지구가 정지 한 경우

원심력 부재 모델링

By Witold Fraczek, Esri

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다음은 미래 시나리오가 아닙니다. 공상 과학 소설이 아닙니다. 매우 가능성이 희박하지만 지적으로 매혹적인 쿼리의 결과를 모델링하는 GIS의 기능을 보여주는 것입니다. 지구가 회전을 멈 추면 어떻게 될까요? ArcGIS는 복잡한 래스터 분석 및 체적 계산을 수행하고 이러한 결과를 시각화하는지도를 생성하는 데 사용되었습니다.

우리가 알고있는 세상. 육지와 바다의 명확한 경계는 고도 0의 윤곽으로 표시됩니다.

지구 타원체의 더 긴 적도 축은 21.4km 이상입니다. (또는 1 %의 1/3)은 극축보다 길다.이지도에 표시된 타원체의 평면화는 의도적으로 과장된 것입니다.

지구의 바다 부분은 그 수역의 공간적 범위입니다. 일반적으로 우리는 바다가 지리의 기초이자 물리적 세계에 대한 인식의 기초라는 사실을 인식하지 못하기 때문에 바다의 윤곽이 너무 분명하고 일정 해 보이기 때문에 그다지주의를 기울이지 않습니다.

육지와 물의 공간적 범위를 설명하는 대륙과 바다를 구분하는 선이 가장 기본적인 윤곽입니다. 해수면을 의미하기 때문에 고도가 0입니다. 우리가 현재 관측하고있는 해수면은 왜입니까? 해수면을 제어하는 것은 무엇입니까? 해수면을 결정하는 힘은 얼마나 안정적입니까? 이 기사는 기후 변화와 지구 해양의 수위 상승 가능성에 대해 언급하는 것이 아니라 지구의 기하학과 해양의 위치를 결정하는 강력한 지구 물리학 적 에너지에 관한 것입니다.

해수면은 물을 지구의 질량 중심쪽으로 끌어 당기는 행성의 중력과 지구 자전으로 인한 바깥 쪽 원심력과 평형을 이루었습니다. 수십억 년의 회전 후 , 지구는 타원체 (평평한 구체로 생각할 수 있음)의 형태를 취했습니다. 따라서 지구의 질량 중심까지의 거리는 적도 주변에서 가장 길고 극지방을 넘어서는 가장 짧습니다. 적도를 따라 관찰 된 평균 해수면과 극지방의 해수면에서 지구의 질량 중심까지의 거리 간의 현재 차이는 약 21.4 킬로미터 (km)입니다.

정지의 중력은 극지방에서 가장 강합니다 (녹색으로 표시). 중위도에서는 중간이고 적도에 가까운 안데스 산맥의 높은 고도.

지구 회전이 중지되면 대규모 해양 수 이동이 멈춤과 해수면은 서로 다른 위치에있을 것이고 완전히 변화하는 세계 지리입니다.

지구의 자전이 느려지고 마침내 수십 년 동안 회전을 멈 추면 어떻게 될까요? ArcGIS를 사용하면이 시나리오의 효과를 모델링하고, 계산과 추정을 수행하고, 원심력이 없을 때 해수면에 미치는 영향을 보여주는 일련의 맵을 생성 할 수 있습니다.

지구가 축을 중심으로 회전을 중단했지만 계속된다면 태양을 중심으로 회전하고 그 회전축은 동일한 기울기를 유지하고 1 년의 길이는 동일하게 유지되지만 하루는 1 년 동안 지속됩니다. 이 가상의 시나리오에서 원심력의 연속적인 소멸은 기후에 치명적인 변화를 일으키고 등전위 중력 상태를 변화시키는 재앙적인 지질 학적 조정 (파괴적인 지진으로 표현)을 초래할 것입니다.

원심력 효과의 부족은 결과적으로 발생할 것입니다. 지구의 중력은 해양의 범위를 제어하는 유일한 중요한 힘입니다. 달과 태양과 같은 저명한 천체도 역할을 할 것이지만 지구와의 거리 때문에 지구 바다의 범위에 미치는 영향은 무시할 수있을 것입니다.

지구의 중력 만 있다면 새로운 지리를 창조하는 책임이 있었고, 지금은 적도에서 약 8km 높이에있는 거대한 바다의 물이 정지 된 지구의 중력이 가장 강한 곳으로 이동할 것입니다. 이 팽창은 적도에서 시속 1,667km의 선형 속도로 지구가 회전하는 원심 효과에 기인합니다. 기존의 적도 물 팽창은 또한 지구 자체의 타원 모양을 팽창시킵니다.

북아메리카 영토에 걸쳐 가상의 북극 북극해의 범위가 표시됩니다. 주황색은 고도가 북해 수면보다 3,000m 이상 높은 지역을 나타냅니다.빨간색 점은 대륙에서 가장 큰 도시 중 일부를 나타냅니다.

벌지는 중력 평형에서 균일 한 해수면을 설정하여 지구의 최종 모양을 정의하며, 이는 표준 참조로 사용됩니다. 지구의 모양을 설명합니다. 측지 학자들이 1 세기 이상 계산하려고 시도한 것은 바로이 모양의 기하학입니다. 그들의 노력은 1984 년 워싱턴 DC에있는 국제 사회가 World Geodetic System 1984 (WGS84)라고하는 타원체를 채택함으로써 마무리되었습니다. 제안.

지구가 가만히 서 있으면 바다는 점차 극지방으로 이동하여 적도 지역의 육지가 나타나게합니다. 이것은 결국 거대한 적도 대 대륙과 두 개의 큰 극지방 바다를 초래할 것입니다. 지구가 완전한 타원체라면 하나 또는 다른 바다에 수 문학적으로 기여하는 지역을 묘사하는 선은 적도를 따를 것입니다. 그러나 대륙과 해저 모두의 상당한 완화로 인해 하나 또는 다른 해양에 수 문학적으로 기여하는 영역 사이의 가상의 지구 분할이 적도에서 크게 벗어납니다. 잘 알려진 U.S. Continental Divide와 유사하게, 이것은 새로운 극지방 바다의 두 개의 거대한 반구형 유역을 분리하는 국경일 것입니다. 흥미롭게도이 지구 적 분열의 가장 높은 지점은 지구 전체에서 가장 높은 고도가 아닐 것입니다. 콜롬비아 안데스 산맥에서 세계 분할의 가장 높은 고도는 약 12,280m 인 반면, 유명한 적도 화산 인 Chimborazo (에콰도르)와 Kilimanjaro (탄자니아)의 고도는 각각 13,615m와 12,786m입니다. 두 화산 모두 글로벌 분할 선에 있지 않습니다. 해발 2,760 미터의 새로운 지구 분할 선에서 가장 낮은 지점은 서태평양 키리바시 섬의 남서쪽에 위치 할 것입니다.

처음에는 지구 표면의 고유 한 부조로 인해 경기 둔화로 인해 육지와 물의 윤곽에 가장 큰 변화는 북반구의 높은 위도에서 일어나며, 북반구의 높은 위도에서 팽창하는 바다가 북부 시베리아와 캐나다 북부의 평평하고 광대 한 영토로 빠르게 확장 될 것입니다. 저위도에서 대륙 윤곽의 변화는 (몇 가지 예외를 제외하고) 적도의 수심이 깊고 수위가 수십 미터 감소해도 넓은 면적의 땅이 드러나지 않기 때문에 거의 인식 할 수 없습니다. 둔화 기간, 바다와 육지의 주요 지리적 특징이 이미 구형의 타원형 모양과 새로운 중력 분포로 조정되었을 때 비교적 작은 변화가 발생할 수 있습니다. 지구상의 타원 모양에 따라 지구상의 지리적 구호의 다양성을 압도합니다.

오늘날 세 세계 바다는 모두 연결되어 있습니다. 이것은 기본적으로 하나의 해수면을 가진 지구 바다를 만듭니다. 회전 속도 저하의 결과로 지구 해양의 윤곽은 지속적으로 극적인 변화를 겪게됩니다. 적도의 물은 극지방으로 이동하여 처음에는 훨씬 적은 용량을 가진 극지방 분지를 채우는 동안 깊이를 크게 감소시킵니다. 북반구의 고위도 지역이 침수됨에 따라 북극의 북극해의 면적이 빠르게 확장되어 시베리아의 광대 한 저지대와 북미 북부를 덮고 있습니다. 지구 바다는 지구의 자전이 바다 분리가 일어나는 속도로 감소 할 때까지 하나의 단위로 유지됩니다. 거대한 수역의 관성과 감소하는 원심력 사이의 상호 작용은 매우 복잡합니다. 지구 자전의 꾸준한 감속의 결과로 지구 바다는 점차 두 개의 바다로 분리 될 것입니다. 분명히 마지막 연결은 키리바시 섬의 남서쪽에 위치한 지구 분할 선의 가장 낮은 지점에서 끊어 질 것입니다. 현재 서태평양은 평면이며, 초기 분할 후 두 개의 외극 바다 사이에서 물이 교환 될 기회가 없기 때문에 육지가 빠르게 출현 할 것입니다. 두 대양 사이의 최종 분리 영역은 수백 킬로미터에 이르는 영토.

중력이 저지대 인 북극해로 더 많은 물을 끌어 당기는 동안 아시아의 남동쪽과 호주 북쪽의 얕은 대륙붕 물과 결합 된 적도 지역에서 물이 멀어지면서 그에 상응하는 물이 이동하면 육지가 생겨날 것입니다.

북극해가 깊어지면 아시아, 유럽 및 북미의 북부 평원 위로 물이 더 확장 될 것입니다. 그린란드와 남극 대륙은 높은 고도에도 불구하고 크기가 상당히 작아 질 것입니다. 새로운 군도는 남쪽 바다에서 등장합니다. 세계에서 가장 큰 담수 저수지 인 Great American Lakes는 바다로 용해됩니다.

두 바다가 분리 된 후에도 감속이 계속되고 해수는 극. 놀랍게도 (남극 대륙의 고도에도 불구하고) 남극 분지는 북극 분지보다 용량이 더 큽니다. 양 반구에 고정 된 양의 물을 감안할 때 남극 분지의 용량이 클수록 전체적으로 해수면이 낮아집니다. ArcGIS 3D Analyst 확장으로 수행 된 체적 계산에 따르면 두 바다의 해수면 차이는 1,407 미터 여야합니다. 그러나 데이터 정확도가이 수준의 정밀도를 보장하지 않으므로 바다 간의 고도 차이 사용 된 두 바다의 수위는 1,400 미터였습니다.

이 기사를 설명하는 일련의지도는 이러한 지구의 바다 이동과 육지 범위, 지형 고도 및 수심 측정 깊이의 변화 동안 간헐적 인 단계를 묘사합니다. 지구 자전의 감소 속도에 의해.이지도는 회전하는 세계에서 정지 된 세계로의 전환 지리의 중간 단계를 보여줍니다. 현재 수준에서 원심력이 점차 감소하여 중력이 바다의 범위를 제어하는 유일한 힘으로 남았습니다.

지구 회전의 실제 감속이 관찰, 측정, 계산되었습니다. 이론적으로 설명했습니다. 새로운 방법론이 개발되고 더 정확한 기기가 구성됨에 따라 정확한 속도 저하 속도는 일부 소스에 따라 다를 수 있습니다. 이 점진적인 속도 저하를 반영하여 원자 시계는 자주 윤초를 추가하여 태양 시간으로 조정되어야합니다. 첫 번째 윤초는 1956 년에 추가되었습니다.

이 시점에서 모든 남극 대륙은 수중에 있습니다. 시베리아와 캐나다의 광대하고 최근에 잠긴 영토의 북극해와 물은 더 깊어 질 것입니다. 동시에 적도는 점점 더 얕아 질 것입니다.

적도 근처의 넓은 토지는 계속해서 성장하고 서로 결합합니다. 지금까지 거의 모든 캐나다, 유럽 및 러시아가 북극의 북극해로 덮여 있습니다.

대부분의 과학자들은 태양 일 (자전 속도와 관련된)이 지속적으로 길어지고 있다는 데 동의합니다. . 낮 길이의 최소 증가는 주로 해양 조수 마찰 때문입니다. 추정 된 감속 속도를 과거 지질 학적 영원으로 거슬러 올라갈 때 하루의 길이가 오늘보다 몇 시간 더 짧았 음을 보여주었습니다.

결과적으로 데본기 시대 (4 억 년 전)에, 지구는 지금보다 태양 주위를 한 바퀴 도는 동안 약 40 번 더 자전했습니다. 그 이후로 대륙이 크게 표류했기 때문에 그 시대의 육지 대 해양 윤곽을 추정하는 것은 어렵습니다. 그러나 과거에는 더 빠른 회전 속도로 인해 적도의 해수 팽창이 오늘날보다 훨씬 더 컸음을 확신 할 수 있습니다. 마찬가지로 지구의 타원형 평탄화도 더 중요했습니다.

이 애니메이션은 지구의 바다가 이동하는 동안 간헐적 인 단계를 보여줍니다. 그리고 지구의 자전 속도 감소로 인한 토지 범위, 지형 고도 및 수심 깊이의 변화. 현재 수준에서 원심력이 점차 감소하여 중력이 바다의 범위를 제어하는 유일한 힘으로 남는 효과를 보여줍니다.

지구 속도의 영향 “의 회전은 지구의 전체적인 모양과 지구 해양의 윤곽 측면에서 지구의 기하학에 지배적 인 영향을 미칩니다. 지구의 물리적 구조는 대양의 윤곽을 제어하는 2 차 요소 일뿐입니다. 지구의 자전 둔화는 우리가 상상할 수있는 한 40 억년 동안 계속 될 것입니다.이 둔화는 극히 미미하지만 꾸준하게 지구의 기하학을 변화시키고 그것을 역동적으로 만듭니다. 이러한 동적 조정의 최종 결과는 지구가 점점 더 구체처럼 점차적으로 변하고 있다는 것입니다. 그러나 지구가 회전을 멈추는 데 수십억 년이 걸리고 중력 등전위가 완벽한 구체 인 평균 해수면을 생성합니다.

저자 정보

Witold Fraczek은 현재 Application Prototype Lab에서 근무하는 Esri의 오랜 직원.그는 Agricultural University에서 산림 학에 GIS를 적용하여 박사 학위를, 폴란드 바르샤바 대학교에서 수 문학 석사 학위를, Madison의 Wisconsin 대학교에서 원격 감지 학위를 받았습니다.