Атомний годинник у поєднанні з точними астрономічними вимірюваннями виявив, що тривалість дня раптово стає довшою, і вчені не знають чому.
Це критично впливає не лише на наш час, але й на такі речі, як GPS та інші технології, які керують нашим сучасним життям, повідомляється у статті на сайті The Conversation.
За останні кілька десятиліть обертання Землі навколо своєї осі, яке визначає тривалість доби, прискорилося. Ця тенденція робить наші дні коротшими; насправді, у червні 2022 року ми встановили рекорд найкоротшого дня за останні півстоліття або близько того.
Але, незважаючи на цей рекорд, з 2020 року стабільне прискорення дивним чином змінилося на сповільнення – дні знову стають довшими, і причина поки що залишається загадкою.
Хоча годинники в наших телефонах показують, що день триває рівно 24 години, фактичний час, який потрібен Землі для здійснення одного оберту, дуже незначно відрізняється. Ці зміни відбуваються протягом мільйонів років майже миттєво – навіть землетруси та шторми можуть зіграти свою роль.
Виявляється, день дуже рідко дорівнює магічній цифрі 86 400 секунд.
Планета, що постійно змінюється
Протягом мільйонів років обертання Землі сповільнювалося через ефект тертя, пов’язаний із припливами та відпливами, що рухаються Місяцем. Цей процес додає приблизно 2,3 мілісекунди до тривалості кожного дня кожного століття. Кілька мільярдів років тому день на Землі становив лише близько 19 годин.
Протягом останніх 20 000 років інший процес працював у протилежному напрямку, прискорюючи обертання Землі. Коли останній льодовиковий період закінчився, танення полярних льодових покривів зменшило поверхневий тиск, і мантія Землі почала неухильно рухатися до полюсів.
Подібно до того, як артисти балету обертаються швидше, коли вони підносять руки до свого тіла – осі, навколо якої вони обертаються, – швидкість обертання нашої планети збільшується, коли ця маса мантії наближається до осі Землі. І цей процес скорочується щодня приблизно на 0,6 мілісекунди за кожне століття.
Протягом десятиліть і довше зв’язок між внутрішньою частиною Землі та її поверхнею також вступає в дію. Сильні землетруси можуть змінити тривалість дня, хоча зазвичай незначно.
Наприклад, вважається, що Великий землетрус Тохоку 2011 року в Японії з магнітудою 8,9 прискорив обертання Землі на відносно крихітні 1,8 мікросекунди.
Окрім цих великомасштабних змін, протягом коротших періодів погода та клімат також мають важливий вплив на обертання Землі, викликаючи зміни в обох напрямках.
Двотижневі та місячні приливні цикли переміщують масу навколо планети, спричиняючи зміни тривалості дня до мілісекунди в будь-якому напрямку. Ми можемо спостерігати приливні зміни в записах тривалості дня протягом періодів до 18,6 років.
Рух нашої атмосфери має особливо сильний вплив, і океанські течії також відіграють певну роль. Сезонний сніговий покрив і опади, або видобуток ґрунтових вод ще більше змінюють ситуацію.
Чому Земля сповільнюється?
З 1960-х років, коли оператори радіотелескопів по всій планеті почали розробляти методи одночасного спостереження за космічними об’єктами, такими як квазари, у нас були дуже точні оцінки швидкості обертання Землі.
Порівняння цих оцінок з атомним годинником показало, що протягом останніх кількох років тривалість дня дедалі більше скорочується.
Незважаючи на те, що 29 червня 2022 року Земля досягла найкоротшого дня, з 2020 року довгострокова траєкторія, схоже, змінилася від скорочення до подовження. Ця зміна є безпрецедентною за останні 50 років.
Причина цієї зміни не ясна. Це може бути пов’язано зі змінами в погодних системах із подіями Ла-Нінья, хоча вони траплялися й раніше. Це може бути посилене танення крижаних щитів, хоча вони не сильно відхилялися від своєї сталої швидкості танення в останні роки.
Чи може це бути пов’язано з величезним вибухом вулкана в Тонга, який вкинув величезну кількість води в атмосферу? Можливо, ні, враховуючи, що це сталося в січні 2022 року.
Вчені припустили, що ця нещодавня таємнича зміна швидкості обертання планети пов’язана з явищем під назвою «коливання Чендлера» – невелике відхилення осі обертання Землі з періодом близько 430 днів.
Остання можливість, яку ми вважаємо правдоподібною, полягає в тому, що нічого конкретного не змінилося всередині або навколо Землі. Це можуть бути просто довгострокові приливні ефекти, що діють паралельно з іншими періодичними процесами, щоб спричинити тимчасову зміну швидкості обертання Землі.
Чи потрібна нам «негативна високосна секунда»?
Точне розуміння швидкості обертання Землі має вирішальне значення для безлічі програм – навігаційні системи, такі як GPS, без цього не працювали б.
Кожні кілька років хронометристи вставляють високосні секунди в наші офіційні часові шкали, щоб переконатися, що вони не розходяться з нашою планетою.
Якщо Земля перейде на ще довший день, можливо, нам знадобиться включити «негативну високосну секунду» – це було б безпрецедентним і може зламати Інтернет.
Потреба в негативних секундах високого рівня зараз вважається малоймовірною. Наразі ми можемо вітати новини про те, що – принаймні на деякий час – ми всі маємо кілька додаткових мілісекунд щодня.