Zegary atomowe w połączeniu z precyzyjnymi pomiarami astronomicznymi wykazały, że długość dnia nagle się wydłuża, a naukowcy nie wiedzą dlaczego.
Ma to krytyczny wpływ nie tylko na nasz pomiar czasu, ale także na takie rzeczy, jak GPS i inne technologie, które rządzą naszym współczesnym życiem.
W ciągu ostatnich kilku dekad obrót Ziemi wokół własnej osi – która określa długość dnia – przyspiesza. Ten trend sprawia, że nasze dni są krótsze; w rzeczywistości w czerwcu 2022 r. ustanowiliśmy rekord na najkrótszy dzień w ciągu ostatnich pół wieku.
Ale pomimo tego rekordu, od 2020 r. to stałe przyspieszenie zamieniło się w spowolnienie — dni znów się wydłużają, a przyczyna jest jak dotąd tajemnicą.
Podczas gdy zegary w naszych telefonach wskazują dokładnie 24 godziny na dobę, rzeczywisty czas potrzebny na to ziemia wykonanie jednego obrotu różni się nieznacznie. Zmiany te zachodzą przez okres milionów lat niemal natychmiast — nawet trzęsienia ziemi i burze mogą odgrywać pewną rolę.
Okazuje się, że bardzo rzadko dzień jest dokładnie magiczną liczbą 86,400 XNUMX sekund.
Nieustannie zmieniająca się planeta
Przez miliony lat obrót Ziemi zwalniał z powodu efektów tarcia związanych z pływami napędzanymi przez Księżyc. Ten proces wydłuża każdy dzień o około 2.3 milisekundy każdego stulecia. Kilka miliardów lat temu dzień Ziemi był tylko około 19 godzin.
Przez ostatnie 20,000 XNUMX lat inny proces działał w przeciwnym kierunku, przyspieszając obrót Ziemi. Kiedy skończyła się ostatnia epoka lodowcowa, topnienie polarnych pokryw lodowych zmniejszyło ciśnienie powierzchniowe, a płaszcz Ziemi zaczął stopniowo przesuwać się w kierunku biegunów.
Tak jak baletnica obraca się szybciej, gdy zbliża ramiona do ciała – osi, wokół której się kręci – tak samo prędkość wirowania naszej planety wzrasta, gdy ta masa płaszcza zbliża się do osi Ziemi. A ten proces skraca każdy dzień o około 0.6 milisekundy w każdym stuleciu.
Przez dziesięciolecia i dłużej w grę wchodzi również połączenie między wnętrzem Ziemi a powierzchnią. Poważne trzęsienia ziemi mogą zmienić długość dnia, choć zwykle w niewielkich ilościach. Na przykład uważa się, że wielkie trzęsienie ziemi w Tōhoku z 2011 roku w Japonii o sile 8.9 przyspieszyło obrót Ziemi o stosunkowo niewielkie 1.8 mikrosekund.
Oprócz tych zmian na dużą skalę, w krótszych okresach pogoda i klimat mają również istotny wpływ na obrót Ziemi, powodując zmiany w obu kierunkach.
Dwutygodniowe i miesięczne cykle pływowe przemieszczają masę wokół planety, powodując zmiany długości dnia nawet o milisekundę w każdym kierunku. Widzimy zmiany pływów w ewidencji długości dnia w okresach do 18.6 lat. Ruch naszej atmosfery ma szczególnie silny wpływ, a pewną rolę odgrywają również prądy oceaniczne. Sezonowa pokrywa śnieżna i opady deszczu lub wydobywanie wód gruntowych jeszcze bardziej zmieniają sytuację.
Dlaczego Ziemia nagle zwalnia?
Od 1960 roku, kiedy operatorzy radioteleskopów na całej planecie zaczęli opracowywać techniki jednocześnie obserwuj obiekty kosmiczne, takie jak kwazary, otrzymaliśmy bardzo dokładne szacunki tempa rotacji Ziemi.
Porównanie tych szacunków z zegarem atomowym ujawniło pozornie coraz krótsze dni w ciągu ostatnich kilku lat.
Ale jest zaskakujące odkrycie, gdy odejmiemy wahania prędkości obrotowej, o których wiemy, że występują z powodu pływów i efektów sezonowych. Mimo ziemia osiągając swój najkrótszy dzień 29 czerwca 2022 r., długoterminowa trajektoria wydaje się przesunąć się ze skrócenia na wydłużenie od 2020 r. Zmiana ta jest bezprecedensowa w ciągu ostatnich 50 lat.
Powód tej zmiany nie jest jasny. Może to być spowodowane zmianami w systemach pogodowych, z następującymi po sobie wydarzeniami w La Niña, chociaż miały one miejsce wcześniej. Mogłoby to być zwiększone topnienie lądolodów, chociaż w ostatnich latach nie odbiegały one znacznie od stałego tempa topnienia. Czy może to być związane z wybuchem wulkanu w Tonga wtłaczanie ogromnych ilości wody do atmosfery? Prawdopodobnie nie, biorąc pod uwagę, że miało to miejsce w styczniu 2022 roku.
Naukowcy spekulowali że ta niedawna, tajemnicza zmiana prędkości obrotowej planety jest związana ze zjawiskiem zwanym „chybotaniem Chandlera” — małym odchyleniem osi obrotu Ziemi trwającym około 430 dni. Obserwacje z radioteleskopów pokazują również, że chybotanie zmniejszyło się w ostatnich latach; te dwa mogą być połączone.
Ostatnią możliwością, która naszym zdaniem jest prawdopodobna, jest to, że na Ziemi ani wokół niej nie zmieniło się nic konkretnego. Mogą to być po prostu długoterminowe efekty pływowe działające równolegle z innymi procesami okresowymi, powodujące tymczasową zmianę tempa rotacji Ziemi.
Czy potrzebujemy „ujemnej sekundy przestępnej”?
Dokładne zrozumienie tempa obrotu Ziemi ma kluczowe znaczenie dla wielu zastosowań — systemy nawigacyjne, takie jak GPS, nie mogłyby bez niego działać. Ponadto co kilka lat sędziowie mierzący czas wstawiają sekundy przestępne do naszych oficjalnych skal czasowych, aby upewnić się, że nie tracą one synchronizacji z naszą planetą.
Jeśli Ziemia miałaby przesunąć się na jeszcze dłuższe dni, być może będziemy musieli uwzględnić „ujemną sekundę przestępną” – byłoby to bezprecedensowe i może zepsuć internet.
Potrzeba ujemnych sekund przestępnych jest obecnie uważana za mało prawdopodobną. Na razie możemy powitać wiadomość, że – przynajmniej na chwilę – wszyscy mamy kilka dodatkowych milisekund każdego dnia.
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Kredytowych Image: joanna / 504 zdjęć
