RW Space

Атомные часы в сочетании с точными астрономическими измерениями показали, что продолжительность дня внезапно увеличивается, и ученые не знают, почему.

Это оказывает решающее влияние не только на наш хронометраж, но также и такие вещи, как GPS и другие технологии, управляющие нашей современной жизнью.

За последние несколько десятилетий вращение Земли вокруг своей оси, определяющее продолжительность дня, ускорилось. Эта тенденция делает наши дни короче; на самом деле, в июне 2022 года мы установили рекорд самого короткого дня за последние полвека или около того.

Но, несмотря на этот рекорд, с 2020 года устойчивое ускорение любопытным образом сменилось замедлением — дни становятся все короче. снова дольше, и причина пока остается загадкой.

Хотя часы в наших телефонах показывают, что в сутках ровно 24 часа, фактическое время, необходимое Земле для совершения одного оборота, сильно различается. немного. Эти изменения происходят в течение миллионов лет или почти мгновенно — даже землетрясения и ураганы могут сыграть свою роль.

Оказывается, сутки очень редко точно совпадают с магическим числом 86 400 секунд.

Постоянно меняющаяся планета

В течение миллионов лет вращение Земли замедлялось из-за эффектов трения, связанных с приливами, вызванными Луной. Этот процесс увеличивает продолжительность каждого дня примерно на 2,3 миллисекунды за каждое столетие. Несколько миллиардов лет назад земные сутки длились всего около 19 часов.

В течение последних 20 000 лет другой процесс шел в противоположном направлении, ускоряя вращение Земли. Когда закончился последний ледниковый период, таяние полярных ледяных щитов уменьшило поверхностное давление, и мантия Земли начала неуклонно двигаться к полюсам.

Точно так же, как артист балета вращается быстрее, приближая руки к телу – оси. вокруг которой они вращаются — поэтому скорость вращения нашей планеты увеличивается, когда эта масса мантии приближается к оси Земли. И этот процесс каждый день сокращается примерно на 0,6 миллисекунды за столетие.

На протяжении десятилетий и дольше в игру вступает и связь между недрами Земли и поверхностью. Сильные землетрясения могут изменить продолжительность дня, хотя обычно на небольшую величину.

Например, считается, что Великое землетрясение Тохоку в 2011 году в Японии с магнитудой 8,9 ускорило вращение Земли на относительно крошечные 1,8 микросекунды.

Помимо этих крупномасштабных изменений, в течение более коротких периодов погода и климат также оказывают важное влияние на вращение Земли, вызывая колебания в обоих направлениях.

Раз в две недели и ежемесячные приливные циклы перемещают массу вокруг планеты, вызывая изменения продолжительности дня до миллисекунды в любом направлении. Мы можем наблюдать вариации приливов и отливов в записях о продолжительности дня за периоды до 18,6 лет.

Движение нашей атмосферы оказывает особенно сильное влияние, и океанские течения также играют свою роль. Сезонный снежный покров и дожди или добыча грунтовых вод еще больше меняют ситуацию.

Почему Земля внезапно замедляется?

С 1960-х годов, когда операторы радиотелескопов по всей планете начали разрабатывать методов одновременного наблюдения за космическими объектами, такими как квазары, мы получили очень точные оценки скорости вращения Земли.

Сравнение этих оценок с показаниями атомных часов показало, что за последние несколько лет продолжительность дня, по-видимому, постоянно сокращалась. .

Но есть удивительное открытие, когда мы убираем колебания скорости вращения, которые, как мы знаем, происходят из-за приливов и сезонных эффектов. Несмотря на то, что Земля достигла своего самого короткого дня 29 июня 2022 года, долгосрочная траектория, похоже, с 2020 года изменилась с укорочения на удлинение. Это изменение беспрецедентно за последние 50 лет.

Причина этого изменения заключается в следующем. не ясно. Это может быть связано с изменениями в погодных системах, с последовательными явлениями Ла-Нинья, хотя они происходили и раньше. Это может быть связано с усиленным таянием ледяных щитов, хотя в последние годы скорость таяния не сильно отклонялась от их стабильной скорости.

Может ли это быть связано с огромным взрывом вулкана в Тонге, выбрасывающим огромное количество воды в атмосфера? Вероятно, нет, учитывая, что это произошло в январе 2022 года.

Ученые предположили, что это недавнее загадочное изменение скорости вращения планеты связано с явлением, называемым «колебанием Чандлера» — небольшим отклонением оси вращения Земли с период около 430 дней.

Наблюдения с радиотелескопов также показывают, что в последние годы колебание уменьшилось; они могут быть связаны друг с другом.

Последняя возможность, которую мы считаем правдоподобной, заключается в том, что внутри или вокруг Земли ничего особенного не изменилось. Это могут быть просто долговременные приливные эффекты, работающие параллельно с другими периодическими процессами и вызывающие временное изменение скорости вращения Земли.

Нужна ли нам «отрицательная дополнительная секунда»?

Точное понимание скорости вращения Земли имеет решающее значение для множества приложений — навигационные системы, такие как GPS, не будут работать без этого. Кроме того, каждые несколько лет хронометристы вставляют високосные секунды в наши официальные шкалы времени, чтобы убедиться, что они не рассинхронизируются с нашей планетой.

Если бы Земля перешла на еще более длинные дни, нам, возможно, пришлось бы включить «отрицательная секунда координации» — это было бы беспрецедентно и могло бы сломать Интернет.

Потребность в отрицательных секундах координации сейчас считается маловероятной. На данный момент мы можем приветствовать новость о том, что — по крайней мере, некоторое время — у всех нас есть несколько дополнительных миллисекунд каждый день.

Мэтт Кинг, директор Австралийского центра передового опыта в области антарктических наук, Университет Тасмании, и Кристофер Уотсон, старший преподаватель, Школа географии, планирования и пространственных наук , Университет Тасмании.

Эта статья перепечатана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите исходную статью.