19 июля 2020 года мы сидели на карантине и мечтали, чтобы все это поскорее закончилось. Сложно сказать, могло ли одновременное желание всех жителей Земли заставить ее двигаться быстрее, но факт остается фактом — это были самые короткие сутки за всю историю наблюдений.
Как Земля вращается вокруг оси и откуда мы это знаем
Есть общепринятый стандарт — один оборот за 86 тысяч 400 секунд, то есть за те самые 24 часа. Но дело в том, что абсолютно никогда наша планета не укладывается в эти рамки на 100% четко. На какие-то доли секунды обязательно идут отклонения. Только не будем путать это с високосными годами, то есть с дополнительным днем февраля раз в четыре года — там речь идет о не совсем 365-дневном вращении Земли ВОКРУГ СОЛНЦА, то есть это другая история. В данном случае нас интересует то, что сутки у нас не вполне 24-часовые.
Их точную продолжительность научились измерять в середине XX века. В 1960 году было установлено всемирное координированное время — это и есть то самое UTC, которое мы видим на часах разных городов в своих смартфонах. Оно основано на измерениях атомных часов. А есть еще, к примеру, стандарт UT1, он определяет скорость вращения Земли астрономически — в том числе по расположению в небе Луны и квазаров.
Ситуация такова, что эти стандарты не совпадают и их сопоставление позволяет составить максимально близкую к истине картину. И картина эта показывает, что в XX веке Земля вращалась вокруг себя все медленнее и медленнее, то есть сутки становились длиннее. Настолько длиннее, что с 1972 года к ним довольно часто приходилось добавлять «дополнительную секунду», чтобы привести стандарт в соответствие с реальной ситуацией. С тех пор это делали 27 раз. Выглядит это примерно так: в назначенный день полночь на часах всех гаджетов в мире наступает ровно на секунду позже.
Правда, это тоже явление не очень регулярное. Например, с 1972 по 1979 год ввели целых девять дополнительных секунд, а с 1999 по 2004 год их не было вообще. Вот и в последнее время (а именно — с 2016 года) секунду что-то ни разу не прибавляли.
Так вот почему в последнее время совсем не хватает времени
Введение дополнительной секунды — одна из функций Международной службы вращения Земли (IERS). Она измеряет продолжительность суточного оборота планеты в том числе по данным Парижской обсерватории и Военно-морской обсерватории США. Так вот, недавно эта служба столкнулась с абсолютно невиданной доселе проблемой:
если верить данным измерений, в 2021 году впору будет УБАВЛЯТЬ из суток секунду, чего не делали еще никогда.
IERS публикует бюллетени с данными каждодневных измерений. И если посмотреть документ, опубликованный в августе 2020 года, и прокрутить его до строки с данными за 19 июля, то можно обнаружить, что сутки продлились почти на полторы миллисекунды меньше, чем надо, то есть меньше 24 часов. На первый взгляд это кажется незначительным, но по факту это абсолютный рекорд скорости вращения Земли за всю историю наблюдений. Более того, в целом за первое полугодие ковидного года зафиксировали целых 28 кратчайших суток в истории. А если поставить рядом все цифры IERS по продолжительности дня с 60-х годов, то получается следующее.
Та линия, где слева написано ±0ms, — это линия стандарта, то есть если кривая проходит через нее — значит, в это время сутки составляли аккурат 86 400 секунд. Как видим, это бывает нечасто. Самое интересное — проследить за зигзагами серого цвета: именно они показывают отклонения от ожидаемых 24 часов. Получается, что до 2000-х годов практически всегда сутки были длиннее положенного, то есть Земля была довольно неповоротливой, но в последние пару десятилетий явно что-то случилось. Обратите внимание, как низко склонились эти линии в 2020 году.
Что может менять скорость вращения Земли
В школе нас учили, что вращение планеты замедляется и происходит это в основном из-за притяжения Луны — она, как известно, чуть «приподнимает» к себе земные океаны и вообще незаметно «тормозит» планету. Но есть и другие факторы — процессы в недрах Земли: кора движется относительно ядра, в мантии идет конвекция, и всё это влияет на скорость вращения.
Оказывается, некоторые такие процессы могут и заставлять мир двигаться быстрее. Например, подобный эффект имеют землетрясения: из-за них в недрах планеты происходят активные перемещения масс в сторону полюсов, то есть поближе к оси вращения. А по законам физики, если возле оси масса становится больше, то и тело крутится быстрее. Если грузы убрать подальше от оси — будет крутиться медленнее. Это называется моментом инерции. Часто его иллюстрируют известным приемом фигуристов: они прижимают руки к себе и от этого начинают кружиться намного быстрее.
Как сообщали в NASA, после сильнейшего землетрясения у берегов Индонезии в 2004 году планета сделала оборот на 2,68 микросекунды быстрее — это, конечно, на несколько порядков меньше миллисекунды, но все-таки.
Впрочем, землетрясения, точно так же, как и Луна, сопровождают нас с незапамятных времен. А меж тем на вращение Земли может влиять еще одно явление, характерное именно для последних десятилетий, — таяние ледников. Как объясняют ученые, из-за него происходит очень интересная вещь: эти ледники своим весом давят на земную кору и заставляют мягкие и вязкие массы под ней растекаться в разные стороны. Когда ледники исчезают, то давление на земную кору ослабевает, она начинает понемногу как бы распрямляться, то есть подниматься кверху, и все эти вязкие массы под ней тоже возвращаются туда, откуда их до сих пор выдавливали ледники. Значит, это место становится более тяжеловесным. А ледники у нас находятся возле полюсов, а значит, возле оси вращения планеты.
И примерно то же самое произошло во время таяния ледников в эпоху плейстоцена. Кстати, если интересно, посмотрите, какова реальная продолжительность суток именно сегодня: наверняка она окажется меньше 24 часов.
Это тоже интересно: