Продолжительность земных дней загадочным образом увеличивается – ученые не знают, почему

Восход Солнца Планета Земля

Точные измерения показывают, что вращение Земли загадочным образом замедляется с 2020 года, что делает день длиннее.

Точные астрономические наблюдения в сочетании с атомными часами показали, что продолжительность дня внезапно увеличивается. Ученые не знают почему.

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

Вращение Земли вокруг своей оси за последние несколько десятилетий ускорилось. Поскольку это определяет длину дня, эта тенденция делает наши дни короче. Фактически, в июне 2022 года мы установили рекорд самого короткого дня за последние полвека или около того.

Однако, несмотря на этот рекорд, с 2020 года это постоянное ускорение любопытным образом сменилось замедлением. Теперь дни снова становятся длиннее, 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, может незначительно отличаться. Эти изменения иногда происходят в течение миллионов лет, а иногда почти мгновенно. Например, даже землетрясения и ураганы могут сыграть свою роль.

Оказывается, день очень редко совпадает с магическим числом 86 400 секунд.

Постоянно меняющаяся планета

Вращение Земли замедлялось на протяжении миллионов лет из-за эффектов трения, связанных с приливами, вызванными Луной. Этот процесс увеличивает продолжительность каждого дня примерно на 2,3 миллисекунды каждые 100 лет. Несколько миллиардов лет назад земные сутки длились всего около 19 часов.

В течение последних 20 000 лет другой процесс работал 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.

Подобно тому, как танцор балета вращается быстрее, приближая руки к своему телу — оси, вокруг которой они вращаются, — скорость вращения нашей планеты увеличивается, когда эта масса мантии приближается к оси Земли. Этот процесс укорачивается каждый день примерно на 0,6 миллисекунды каждое столетие.

В течение десятилетий и дольше связь между недрами Земли и поверхностью также вступает в игру. Сильные землетрясения могут изменить продолжительность дня, хотя обычно в небольшой степени. Например, считается, что Великое землетрясение Тохоку в 2011 году в Японии 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.

Двухнедельные и месячные приливные циклы перемещают массу вокруг планеты, вызывая изменения продолжительности дня до миллисекунды в любом направлении. Мы можем наблюдать изменения приливов и отливов в записях о длине дня за периоды до 18,6 лет. Движение нашей атмосферы оказывает особенно сильное влияние, и океанские течения тоже играют 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 методы одновременного наблюдения за космическими объектами, такими как квазары, у нас были очень точные оценки скорости вращения Земли.


Использование радиотелескопов для измерения вращения Земли включает наблюдения за радиоисточниками, такими как квазары. Кредит:[{” attribute=””>NASA Goddard

A comparison between these measurements and an atomic clock has revealed a seemingly ever-shortening length of day over the past few years.

But there’s a surprising reveal once we take away the rotation speed fluctuations we know happen due to the tides and seasonal effects. Despite Earth reaching its shortest day on June 29, 2022, the long-term trajectory seems to have shifted from shortening to lengthening since 2020. This change is unprecedented over the past 50 years.

The reason for this change is not clear. It could be due to changes in weather systems, with back-to-back La Niña events, although these have occurred before. It could be increased melting of the ice sheets, although those have not deviated hugely from their steady rate of melt in recent years. Could it be related to the huge volcano explosion in Tonga injecting huge amounts of water into the atmosphere? Probably not, given that occurred in January 2022.

Scientists have speculated this recent, mysterious change in the planet’s rotational speed is related to a phenomenon called the “Chandler wobble” – a small deviation in Earth’s rotation axis with a period of about 430 days. Observations from radio telescopes also show that the wobble has diminished in recent years. Perhaps the two are linked.

One final possibility, which we think is plausible, is that nothing specific has changed inside or around Earth. It could just be long-term tidal effects working in parallel with other periodic processes to produce a temporary change in Earth’s rotation rate.

Do we need a ‘negative leap second’?

Precisely understanding Earth’s rotation rate is crucial for a host of applications – navigation systems such as GPS wouldn’t work without it. Also, every few years timekeepers insert leap seconds into our official timescales to make sure they don’t drift out of sync with our planet.

If Earth were to shift to even longer days, we may need to incorporate a “negative leap second” – this would be unprecedented, and may break the internet.

The need for negative leap seconds is regarded as unlikely right now. For now, we can welcome the news that – at least for a while – we all have a few extra milliseconds each day.

Written by:

  • Matt King – Director of the ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science, University of Tasmania
  • Christopher Watson – Senior Lecturer, School of Geography, Planning, and Spatial Sciences, University of Tasmania

This article was first published in The Conversation.The Conversation

Leave a Comment