Таяние полярных льдов приводит к изменению скорости вращения планеты, что в свою очередь влияет на глобальное исчисление времени, показало исследование калифорнийского университета, сообщает научный журнал Nature. Геофизики из Университета Калифорнии выявили свидетельства того, что замедление вращения ядра Земли в комбинации с таянием ледников Антарктики и Гренландии приведёт к тому, что в 2029 году человечеству впервые придётся сократить, а не увеличить продолжительность суток.
По результатам исследования, таяние льда в Артике и Антарктике оказывает влияние на вращение земли: оно приводит к стеканию больших объёмов воды в океаны, что вызывает перераспределение водной массы и незначительное изменение скорости вращения планеты. Ускоренное таяние льда в Гренландии и Антарктиде, измеренное с применением спутниковой гравиметрии, привело к тому, что угловая скорость вращения Земли снизилась за меньший промежуток времени, чем раньше.
Это создаст невиданную ранее проблему для синхронизации компьютерных сетей и может потребовать внесения изменений в UTC (всемирное время) раньше, чем планируется. Глобальное потепление уже влияет на глобальное времяисчисление, говорится в статье.
Напомним, что начиная с 1972 года, к универсальной шкале времени UTC периодически добавлялись високосные секунды, которые представляют собой дополнительные секунды, периодически добавляемые к 30 июня или 31 декабря к шкале UTC по решению Международной службы вращения Земли. Это произошло, когда человечество начало использовать атомные часы для замеров продолжительности суток и определения скорости вращения Земли.
С этого момента к шкале было добавлено 27 високосных секунд, последняя из которых была внесена в UTC в декабре 2016 года. Проведённые исследователями расчёты показывают, что человечеству впервые придётся отнять високосную секунду от UTC в 2029 году, если учесть то, как на вращение Земли влияет характер движения пород в её ядре, а также процесс таяния приполярных ледников.
Исследователи пришли к такому выводу при анализе того, как различные процессы в недрах Земли и на её поверхности влияют на скорость вращения планеты вокруг своей оси и продолжительность суток. В прошлом учёные считали, что длина суток на Земле плавно растёт, что связано с замедлением её вращения в результате гравитационных взаимодействий между нашей планетой и Луной. Недавно эта ситуация значительно усложнилась после того, как геофизики выяснили, что скорости вращения поверхности Земли и её внутреннего ядра отличаются. При этом выяснилось, что скорость движения ядра вокруг своей оси не является постоянной величиной, что значительным образом влияет на продолжительность суток.
Проведённые расчёты показали, что на типичную длину суток влияет не только то, насколько сильно ускоряется вращение Земли в результате работы пока неизвестных нам геофизических процессов в её ядре, но и то, с какой скоростью тают ледники Гренландии и Антарктики. Их исчезновение ведёт к перераспределению массы с полюсов в сторону экватора планеты, в результате чего вращение Земли дополнительно замедляется.
Учёт этого фактора в вычислениях привёл к выводу, что к 2029 году человечеству придется впервые внести отрицательную високосную секунду в шкалу всемирного координированного времени (UTC), причём глобальное потепление отдалит этот момент на 3 года. Это даст дополнительное время IT-индустрии для внесения изменений в работу интернета и систем связи, которые будут необходимы для сокращения, а не увеличения длины суток, подытожил исследователь.
На протяжении всей истории Земли ее вращение замедлялось. Около 1,4 миллиарда лет назад сутки длились 18 часов 41 минуту, а в эпоху динозавров сутки длились всего 23 часа. Это довольно медленный процесс — настолько медленный, что земные сутки стали всего на 0,047 секунды длиннее, чем в конце бронзового века.
Однако в последнее время Земля сопротивляется этой тенденции из-за вращения жидкого внешнего ядра планеты, и на самом деле ускоряет процесс течения времени. По данным Scientific American, вполне вероятно, что ученым пришлось бы исключить високосную секунду гораздо раньше, если бы изменение климата не было проблемой, но потепление ледяных шапок отложило принятие этого беспрецедентного решения — отложило, но его не удалось избежать.
«Раньше не было отрицательной дополнительной секунды, а сами дополнительные секунды всегда были проблемой для людей, управляющих компьютерными сетями», — сообщает Scientific American. «Учитывая, что многие важные системы полагаются на точный учет времени. «Необходимость включения отрицательной дополнительной секунды была бы более серьезной проблемой, потому что им никогда не приходилось этого делать».
С 1972 года учёные добавили к часам 27 дополнительных секунд – иногда с катастрофическими результатами. Сбои веб-сайтов, отключения технических служб, сбои в системе бронирования авиабилетов и нестабильность финансового рынка — это лишь некоторые из проблем, а такие компании, как Google и Meta, даже изобрели метод, называемый «скачковым мазком», который по сути распределяет добавленную секунду в течение дня. Что произойдет, если ученые вычтут дополнительную секунду, еще неизвестно.
Сегодня планета вращается со скоростью 24 часа в сутки. Но с геологической точки зрения это удивительно новое явление. В мезозойскую эру (252–66 миллионов лет назад) мир вращался вокруг своей оси каждые 23 часа. А 1,4 миллиарда лет назад — миллиард лет до того, как жизнь на Земле действительно зародилась, день длился всего 18 часов и 41 минуту.
На вращение Земли больше всего влияет единственный естественный спутник Земли — Луна, которая образовалась в огненные дни Гадейского эона. Когда Луна сформировалась (вероятно, из обломков столкновения Земли с древней планетой Тейя), она находилась всего в 14 000 милях от Земли. Это в 17 раз ближе, чем сегодня, и эта близость заставила Землю вращаться быстрее. С тех пор Луна постепенно отодвигалась на некоторое расстояние от своей родительской планеты. Это означает, что дни на Земле должны становиться все длиннее и длиннее, но не все так просто.
На протяжении десятилетий некоторые учёные выдвигали теории о том, что на протяжении примерно миллиарда лет (между 2 и 1 миллиардами лет назад) продолжительность земных суток на самом деле оставалась на уровне около 19 часов, игнорируя предположение, что продолжительность земных дней увеличивалась, пока Луна не перешла на свою современную орбиту. Этот длительный отрезок времени, напоминающий середину протерозойской эры, учёным ласково известен как «скучный миллиард», потому что на Земле “мало” что происходило.
Теперь ученые из Китайской академии наук и австралийского университета Кертина говорят, что они выяснили, почему Земля перестала увеличивать свою продолжительность суток. Используя недавно собранные данные – особенно с помощью циклостратиграфии, где исследователи используют закономерности в отложениях для изучения климатических циклов, вызванных астрономическими событиями – и проведя статистический анализ, ученые обнаружили, что колебания в атмосфере Земли в то время создавали достаточно противодействующих сил, чтобы противодействовать любым изменениям продолжительности дня, вызванные гравитационным влиянием Луны. Результаты были опубликованы в понедельник в журнале Nature Geoscience.
Митчелл и Киршер, Природные геолого-геофизические исследования, 2023 г.
Иллюстрация того, как ускоряющий момент Солнца и тормозящий момент Луны могли уравновешивать друг друга в течение почти 1 миллиарда лет.
Начало этой паузы совпадает с так называемым Великим событием окисления, когда на Земле временно наблюдался рост уровня кислорода и создание озонового слоя, прежде чем уровень снова упал. Это изменение в атмосфере могло усилить эффект солнечных атмосферных приливов, которые затем компенсировали влияние Луны. Вполне возможно, что эта пауза задержала зарождение жизни на Земле, поскольку ранним фотосинтезирующим бактериям, возможно, требовалось больше дней, чтобы достичь достаточного количества кислорода для поддержания более сложной жизни.