Gelatinepudding

De aarde is een lillende gelatinepudding. Maar terwijl een drilpudding na een poosje tot rust komt, blijft de aarde maar doortrillen, alsof iemand er voortdurend aan staat te schudden. Ruim honderd jaar nadat dit effect werd ontdekt, beweert een Amerikaanse astronoom de oplossing van het raadsel gevonden te hebben.

De ‘Chandler-schommeling’ wordt het verschijnsel genoemd. Seth Carlo Chandler, die zijn baan als actuaris in 1881 opgaf om astronoom aan de sterrenwacht van de Harvard-universiteit te worden, ontdekte het effect in 1891. Daar was wel een zeer nauwkeurig meetinstrument voor nodig, want de trilling is veel te klein – eentienduizendste graad – en veel te traag – één schommeling in de veertien maanden – om door gewone stervelingen te worden opgemerkt.

Een trage tolbeweging

Schommelingen van de aarde hebben vaak te maken met de stand van de aarde in de ruimte. Die is in principe constant; de draaiingsas van de aarde wijst in de richting van de Poolster. In de praktijk is het een stuk ingewikkelder. Om te beginnen verandert de aardas heel langzaam van richting – een trage tolbeweging met een periode van 26 duizend jaar die in het jaar 150 voor Christus werd ontdekt door de Griekse sterrenkundige Hipparchus. Als gevolg van deze ‘precessiebeweging’ zal de heldere ster Wega over twaalfduizend jaar als poolster fungeren.

In 1748 ontdekte de Engelsman James Bradley dat de precessiebeweging niet gelijkmatig verloopt, maar een kleine schommeling – nutatie – vertoont met een periode van 18,6 jaar. Precessie en nutatie worden veroorzaakt door de aantrekkingskrachten van de zon en maan op de afgeplatte en scheefstaande aarde en worden volledig begrepen.

Een spiraaltje

De Chandler-schommeling is anders. Het gaat niet om een verandering van de stand van de aardas in de ruimte, maar om een trilbeweging van de aarde zelf. Het is alsof de hele planeet een drilpudding-beweging uitvoert ten opzichte van de rotatie-as. Anders gezegd; als gevolg van de Chandler-schommeling verandert de ligging van Noord- en Zuidpool ten opzichte van het aardoppervlak. Als gevolg van de poolbeweging beschrijft de noordpool van de aarde een ingewikkelde spiraal over het aardoppervlak. Of liever gezegd; een spiraaltje – de ware noordpool wijkt een meter of tien af van de ‘gemiddelde’ noordpool zoals die op de kaart staat.

Resonantie

De Chandler-schommeling bleef meer dan een eeuw een raadsel. Want net als bij een drilpudding zou de schommeling na verloop van tijd gedempt moeten worden. Geofysici hebben berekend dat dat hooguit 65 tot 70 jaar kan duren. Het feit dat de aarde maar blijft schommelen, betekent dat de trilling voortdurend in gang wordt gehouden door een of ander resonantie-effect.

Aardbevingen zijn jarenlang de hoofdverdachte geweest in het Chandler-mysterie. Richard Gross van NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena beweert de oorzaak van de Chandler-schommeling te hebben gevonden. Volgens Gross gaat het om variaties in de druk die op de oceaanbodems wordt uitgeoefend. Die variaties ontstaan door lokale veranderingen in de temperatuur en het zoutgehalte van de oceanen, waardoor de soortelijke dichtheid van het oceaanwater varieert en door de periodieke veranderingen in de stromingspatronen.

‘Het gaat om heel kleine variaties van hooguit een millibar’, zegt Gross. ‘Maar dat is voldoende om het resonantie-effect op te wekken.’ Volgens Gross is het voor het eerst dat er een mechanisme is voorgesteld dat precies de vereiste sterkte heeft: tweederde van de Chandler-schommeling is te verklaren door de minieme drukvariaties op de oceaanbodem. Het resterende deel wordt waarschijnlijk veroorzaakt door plaatselijke luchtdrukfluctuaties.

Natuurlijk heeft Gross de drukvariaties niet zelf gemeten. Hun grootte is berekend op basis van recente, gedetailleerde modellen van de oceaancirculaties, waarin ook uitspraken worden gedaan over temperatuur en zoutgehalte. Enig voorbehoud is volgens de astronoom dan ook op zijn plaats. ‘Het is allemaal gebaseerd op modelberekeningen’, zegt hij, ‘en het gaat echt om een eerste, voorlopig onderzoek. Er is grote behoefte aan nog betere modellen.’

Dit artikel is eerder verschenen in nummer 2 uit de jaargang 2002 van het blad Archimedes.