|
Физик объясняет, что мешает вращению Земли
|
|
|
|
Талая вода из полярных ледяных шапок в сочетании со смещением вращения земного ядра вносит такие изменения во вращение Земли, что нам, возможно, придется приспосабливаться к "отрицательной скачкообразной секунде". Последствия изменения климата можно увидеть повсюду: в глобальном кризисе с беженцами, в еще более обострившемся сезоне аллергии, а сейчас даже в самом понятии времени. Ученые недавно точно определили, как талая вода, стекающая с полярных ледяных шапок, замедляет вращение Земли до такой степени, что тем, кто действительно заботится о точности хронометража, возможно, придется ввести "отрицательную високосную секунду". Означает ли это, что наши дни внезапно станут длиннее на 25 часов? Нет, но даже изменение на одну секунду имеет большое значение в мире, построенном на цифровых системах, таких как GPS, которые полагаются на точное время для правильной работы.
|
|
|
|
"Почти с тех пор, как появилось организованное общество, мы пытались следить за временем, или, по крайней мере, за днями или сезонами", - говорит Жаклин Макклири, доцент кафедры физики Северо-Восточного университета. "Ядро, земная кора, океаны, изменение климата, изостатическая корректировка ледников - все эти факторы способствуют изменению скорости вращения Земли с измеримой скоростью, которая может составлять секунду в год или что-то в этом роде". Существует два основных метода определения времени. Всемирное координированное время (UTC), также известное как астрономическое время, поскольку оно основано на вращении Земли и ее положении среди звезд, уже давно используется в качестве глобального стандарта для часов и хронометража. Это то, на чем основаны часовые пояса и что большинство людей называет "временем". Однако, по словам Макклири, вращение Земли - это не совсем постоянный ритмичный процесс. На самом деле она постоянно меняется, поскольку гравитационные силы Солнца, Луны и Земли, а также земные приливы и даже вращение ее ядра влияют друг на друга.
|
|
|
Чтобы учесть это, хронометристы, которым требовались более строгие стандарты, начали использовать атомное время, или Международное атомное время, чтобы определить точную скорость, с которой тикают наши часы. Этот показатель меняется настолько мало, что с таким же успехом может быть статичным. В 1958 году международное сообщество по учету времени согласилось синхронизировать UTC и TAI. Однако в 1972 году ученые заметили, что вращение Земли начинает понемногу замедляться, в результате чего дни становятся немного длиннее. В результате атомное и астрономическое время начали медленно, но неуклонно расходиться. Чтобы синхронизировать их, что становится все более актуальным по мере того, как все больше цифровых систем, таких как спутники GPS, требуют еще более высоких уровней точности, была создана "високосная секунда". Макклири говорит, что существует несколько факторов, ответственных за снижение скорости вращения Земли, в том числе то, что называется приливной блокировкой.
|
|
|
|
"Луна притягивает Землю, Земля притягивает Луну, и со временем это приводит к тому, что Земля замедляется незначительно — примерно на одну часть из 10 миллиардов, — но не настолько, чтобы можно было пренебречь этим", - говорит Макклири. По словам Макклири, таяние ледников, которое происходило со времен ледникового периода, и, совсем недавно, таяние полярных льдов, вызванное антропогенным изменением климата, также способствовали замедлению вращения Земли. В обоих случаях талая вода рассеивается, создавая водяную массу вокруг экватора, и в то же время земля, ранее скрытая льдом на полюсах, снова поднимается на поверхность. Эти две силы в совокупности затрудняют вращение Земли, что означает, что время суток по Гринвичу технически длиннее. Это явление наблюдается на протяжении десятилетий. "По мере того как тают ледники и Земля медленно возвращается на круги своя, а масса, которая когда—то была на полюсах, перераспределяется в сторону экватора — поскольку жидкость распространяется легче, она реагирует на вращение, - скорость вращения Земли замедляется", - говорит Макклири.
|
|
|
|
Однако совсем недавно ученые обнаружили, что вращение Земли больше не замедляется. На самом деле, оно начинает понемногу ускоряться. С 1972 по 1999 год високосные секунды добавлялись почти каждый год, чтобы приспособиться к замедлению вращения Земли. Но за последние 23 года их было добавлено всего четыре, а последний раз високосная секунда добавлялась в 2016 году. Ученые обнаружили, что, хотя изменение климата "тормозит", по словам Макклири, жидкая часть ядра Земли также замедляется, что влияет на скорость вращения поверхности планеты. "Ядро Земли, жидкая часть, тоже вращается, и иногда оно просто испытывает случайные изменения, случайные флуктуации", - говорит Макклири. "Прямо сейчас ядро Земли за последние несколько десятилетий произвольно замедлилось, и благодаря сложной серии взаимодействий между жидкой частью ядра, мантией и земной корой, или твердой частью Земли, кора вращается быстрее. Это случайное изменение во вращении ядра, в частности, замедление скорости вращения, приводит к ускорению вращения земной поверхности, что может привести к сокращению продолжительности суток".
|
|
|
|
Через несколько лет это может привести к внедрению отрицательной високосной секунды для синхронизации атомного и астрономического времени, хотя последствия таяния полярных льдов могут в конечном итоге отсрочить необходимость перевода часов с 2026 на 2029 год. Изменит ли это время на секунду? Макклири говорит, что это может оказать существенное влияние на глобальные системы. "Хотя наша компьютерная инфраструктура оборудована для работы с положительными високосными секундами, по сути, ни одна из наших сетей или веб-служб не оборудована для работы с отрицательными високосными секундами", - говорит она. "Они не знают, как перейти с 12:00:03 на 12:00:02. По сути, это похоже на ошибку в Y2K, когда вам пришлось все перепрограммировать, чтобы учесть четырехзначные годы". Макклири говорит, что, как и в случае с Y2K, это, скорее всего, не приведет к катастрофе. Хотя это может повлиять на сообщество точного хронометража и атомное время, Макклири говорит, что альтернативой тому, чтобы оставить "пару секунд на плаву", является "перепрограммирование Интернета". В этом случае небольшая потеря времени, возможно, и не так уж плоха.
|
|
|
|
Источник
|
