ANTARIKSA -- Panjang hari di Bumi hanya 24 jam, bukan 60 jam atau lebih seperti di beberapa planet lain. Rentan waktu yang tepat itu berkat keseimbangan antara gaya pasang surut gravitasi dari bulan dan matahari.
Ketika bulan terbentuk dari tabrakan super sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, jaraknya jauh lebih dekat ke Bumi daripada sekarang dan planet kita juga berputar jauh lebih cepat. Saat itu, panjang hari di Bumi kurang dari 10 jam. Sejak itu, bulan secara bertahap bergerak ke luar, mengambil sebagian momentum sudut Bumi sehingga rotasi Bumi melambat. Hari ini, seperti yang kita semua tahu, satu hari di Bumi berlangsung selama 24 jam.
Namun, pada tingkat di mana bulan menjauh dari kita, diukur menjadi 1,49 inci (3,78 cm) per tahun dengan eksperimen menggunakan reflektor laser yang ditinggalkan astronot Appolo di bulan, planet kita seharusnya melambat hingga mencapai 60 jam dalam sehari. Jadi apa yang membuatnya bertahan?
Para astronom dari University of Toronto dan University of Bordeux, yang dipimpin oleh Hanbo Wu dari Toronto, kini memiliki jawabannya. Itu semua terkait dengan keseimbangan torsi yang diciptakan oleh pasang surut termal di atmosfer bumi dan pasang surut gravitasi yang berasal dari bulan.
Seperti yang kita ketahui, gravitasi bulan menarik lautan Bumi, menghasilkan air pasang di sisi berlawanan planet saat tonjolan samudra mengikuti bulan di sekitar planet kita. Lebih banyak massa di tonjolan pasang surut laut berarti gravitasi bulan menarik lebih banyak, dan ditambah dengan efek gesekan antara pasang surut laut dan dasar laut, hasil akhirnya adalah perlambatan putaran Bumi sekitar 1,7 milidetik setiap abad.
Namun, pasang surut termal di atmosfer bumi mampu menangkal efek patahan tersebut jika periode gemanya di sekitar planet masuk ke dalam resonansi dengan rotasi Bumi. Suhu atmosfer mengontrol kecepatan gelombang termal, dan saat atmosfer menghangat, ia membengkak, menciptakan jenis tonjolan lain.
"Sinar matahari juga menghasilkan gelombang atmosfer dengan jenis tonjolan yang sama," kata Norman Murray, dari Institut Astrofisika Teoretis Kanada di Universitas Toronto, dalam sebuah pernyataan.
"Gravitasi matahari menarik tonjolan atmosfer ini, menghasilkan torsi di Bumi, tetapi alih-alih memperlambat rotasi Bumi seperti bulan, ia malah mempercepatnya."
Untuk sebagian besar sejarah Bumi, pasang bulan telah 10 kali lebih kuat dari pasang termal, mengakibatkan rotasi bumi melambat. Namun, berdasarkan model sirkulasi atmosfer global dan bukti geologis pita di batuan sedimen yang berhubungan dengan musim semi dan pasang perbani di masa lalu, semuanya berubah antara 2,2 miliar dan 600 juta tahun lalu.
Saat atmosfer menghangat, pasang surut termal tumbuh lebih besar dan lebih cepat hingga memasuki frekuensi resonansi dengan rotasi Bumi. Resonansi adalah sejenis amplifikasi. Analogi yang umum adalah seorang anak di ayunan, kemudian diberi dorongan pada waktu yang tepat, sinkron dengan lengkungan ayunan mereka, dan mereka mengayun lebih cepat dan lebih tinggi. Hal serupa terjadi dengan resonansi di alam.
Sekitar 2,2 miliar tahun yang lalu, gelombang panas mulai mengelilingi Bumi dengan periode hampir 10 jam, sedangkan panjang siang Bumi adalah 19,5 jam. Dengan kata lain, pasang surut termal mengelilingi Bumi dua kali untuk setiap satu putaran Bumi pada porosnya, dengan resonansi 2:1. Resonansi ini hanya memperkuat gelombang termal, sehingga tonjolan atmosfer bertambah besar dan tarikan matahari menjadi cukup signifikan untuk menyamai tarikan bulan.
Akibatnya, pelambatan rotasi Bumi oleh pasang surut bulan mulai diimbangi dengan percepatan yang ditimbulkan oleh pasang surut termal. Untuk jangka waktu yang panjang antara 2,2 miliar tahun dan 600 juta tahun yang lalu, panjang hari Bumi tidak terus melambat, tetapi tetap pada 19,5 jam.
Akhirnya, kedua gaya pasang surut bergerak tidak sinkron, dan selama 600 juta tahun terakhir, rotasi Bumi kemudian mulai melambat lagi. Saat ini, panjang hari adalah 24 jam, sedangkan gelombang termal memerlukan waktu 22,8 jam untuk mengelilingi Bumi.
Namun, situasi ini tidak diperbaiki. Meskipun pengukuran baru-baru ini telah menemukan bahwa rotasi Bumi sedikit lebih cepat. Dalam jangka panjang, Bumi mungkin tidak akan kembali ke zaman gaya pasang surut yang saling menyeimbangkan. Alih-alih, perubahan iklim dapat membuat pasang surut termal semakin tidak sinkron dengan rotasi planet, meningkatkan efek pasang surut bulan terus memperlambat planet.
"Saat kita meningkatkan suhu bumi dengan pemanasan global, kita juga membuat frekuensi resonansi ini bergerak lebih tinggi, kita menjauhkan atmosfer kita dari resonansi. Akibatnya, torsi dari matahari berkurang dan oleh karena itu bisa mempercepat lamanya panjang hari daripada yang seharusnya."
Temuan tersebut telah dipublikasikan di jurnal Science Advances pada 5 Juli 2023. Sumber: Live Science
