Земные сутки застряли на 19,5 часах более миллиарда лет

Мы уже давно знаем, что дни на Земле становятся длиннее, поскольку Луна продолжает удаляться от нас с медленной скоростью.

Но было время, когда увеличение продолжительности дня было приостановлено. Примерно от 2 миллиардов лет назад до 600 миллионов лет назад продолжительность суток была относительно стабильной — 19,5 часов.

Теперь ученые нашли причину: Солнце оказывает собственное влияние на атмосферу планеты, чтобы противодействовать эффекту сопротивления приливной хватки Луны.

Если бы не этот эффект, земные сутки в настоящее время длились бы более 60 часов, и мы должны учитывать это при разработке моделей воздействия изменения климата, — говорит команда под руководством астрофизиками Ханбо Ву и Норманом Мюрреем из Университета Торонто в Канаде.

Во времена, когда Луна впервые образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, продолжительность земных суток, определяемая скоростью, с которой она вращается вокруг своей оси, была намного короче. По оценкам, это всего лишь несколько часов. Геологические записи показывают, что день со временем удлинялся. Это связано с тем, что Луна постепенно удаляется со скоростью около 3,78 сантиметра (1,49 дюйма) в год.

Гравитационное влияние Луны в значительной степени определяет приливы и отливы земных океанов. Когда Луна движется вокруг Земли, притяжение воды к воде создает океанские выпуклости по обе стороны планеты. Гравитация Луны притягивает эти выпуклости, вызывая эффект торможения, замедляя вращение Земли. Ученые часто сравнивают этот эффект с вращающимся фигуристом, который вытягивает руки, чтобы замедлиться. Каждое столетие он добавляет примерно 1,7 миллисекунды к земным суткам.

Но океан — не единственная жидкость, обволакивающая Землю. Газ также является жидкостью, и на Земле его много.

«Солнечный свет также создает атмосферный прилив с такими же выпуклостями», — объясняет Мюррей. «Гравитация Солнца притягивает эти атмосферные выпуклости, создавая крутящий момент на Земле. Но вместо того, чтобы замедлять вращение Земли, как Луна, она ускоряет его». src=»https://www.sciencealert.com/images/2023/07/earth-moon-sun-art.jpg» alt=»» width=»642″ height=»361″ class=»size-full wp-image-100325″ srcset=»https://www.sciencealert.com/images/2023/07/earth-moon-sun-art.jpg 642 Вт, https://www.sciencealert.com/images/2023/07/earth-moon-sun-art-600×337.jpg 600w» size=»(max-width: 642px) 100vw, 642px»>

Поскольку влияние Луны было намного сильнее, чем влияние Солнца на протяжении большей части истории Земли, преобладало замедление. Но был вышеупомянутый период, в течение которого дни оставались ровными. Команда обнаружила это из-за атмосферы: она была теплее и, следовательно, больше.

Но свойство, называемое резонансом, также сыграло свою роль. Это когда волны проходят через атмосферу на определенной высоте и скорости, чтобы произвести синхронизацию. Скорость этих волн частично определяется температурой.

В течение этого стабильного периода на временной шкале длины дня на Земле команда с помощью компьютерного моделирования обнаружила, что температура создает волны, которые синхронизируются с продолжительностью дня. День был около 20 часов; резонанс, время, необходимое выпуклости, чтобы совершить путешествие вокруг планеты, составляло около 10 часов.

Ускоряющий эффект этой атмосферной мешанины на скорость вращения Земли затем аккуратно противостоял эффекту замедления удаляющейся Луны.

«Это все равно, что качать ребенка на качелях», — говорит Мюррей. «Если ваш толчок и период качания не синхронизированы, он не поднимется очень высоко. Но если они синхронизированы и вы толкаете в момент, когда качели останавливаются в одном конце своего пути, толчок увеличивает импульс качания, и он будет двигаться дальше и выше. То же самое произошло с атмосферным резонансом и приливом».

Исследование опубликовано в Science Advances.