Скорость вращения Земли постоянно меняется из-за гравитационных сил, а также изменения климата, говорит Жаклин Макклири, доцент кафедры физики Северо-Восточного университета. Фото: Мэтью Модуно/Северо-Восточный университет.
Талая вода из полярных ледяных шапок в сочетании с изменением вращения земного ядра нарушает вращение Земли до такой степени, что нам, возможно, придется приспосабливаться к «отрицательной дополнительной секунде».
Последствия изменения климата можно увидеть повсюду: в глобальном кризисе беженцев, еще более худшем сезоне аллергии, а теперь даже в самой концепции времени.
Ученые недавно определили, как талая вода из полярных ледяных шапок нарушает вращение Земли до такой степени, что тем, кто действительно заботится о точности измерения времени, возможно, придется внедрить «отрицательную дополнительную секунду».
Означает ли это, что наши дни вдруг станут длиться 25 часов? Нет, но даже изменение на одну секунду имеет большое значение в мире, построенном на цифровых системах, таких как GPS, которые для правильной работы полагаются на точное отслеживание времени.
«Почти с тех пор, как существует организованное общество, мы пытались отслеживать время или, по крайней мере, дни или времена года», — говорит Жаклин Макклири, доцент кафедры физики Северо-Восточного университета. «Ядро, земная кора, океаны, изменение климата, ледниковая изостатическая корректировка – все эти факторы [are] способствуя изменению скорости вращения Земли с измеримой скоростью, что-то, что будет составлять секунду в год или что-то в этом роде».
Существует два основных метода хронометража. Всемирное координированное время (UTC), также известное как астрономическое время, поскольку оно основано на вращении Земли и 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 называют «временем».
Однако вращение Земли не совсем равномерный барабанный бой, говорит Макклири. На самом деле оно постоянно меняется, поскольку гравитационные силы Солнца, Луны и Земли, а также приливы и отливы Земли и даже вращение ее ядра взаимодействуют друг с другом.
Чтобы учесть это, хронометристы, требовавшие более строгих стандартов, начали использовать атомное время, или Международное атомное время, чтобы определить точную скорость, с которой ходят наши часы. Эта мера меняется настолько мало, что с таким же успехом могла бы быть статичной.
В 1958 году международное сообщество хронометристов согласилось синхронизировать UTC и TAI.
Однако в 1972 году учёные заметили, что вращение Земли начало немного замедляться, что фактически сделало дни немного длиннее. В результате атомное и астрономическое время начали медленно, но неуклонно расходиться. Чтобы поддерживать их синхронизацию (а это становится все более необходимым, поскольку все больше и больше цифровых систем, таких как спутники GPS, требуют еще более высокого уровня точности), была создана «високосная секунда».
Хотя дополнительные секунды являются незначительными изменениями в наших системах времени, они могут оказать большое влияние на такие системы, как GPS. Фото: Алисса Стоун/Северо-Восточный университет.
Макклири говорит, что существует несколько факторов, ответственных за снижение скорости вращения Земли, включая так называемый приливный захват.
«Луна притягивает Землю, Земля притягивает Луну, и со временем это приводит к тому, что Земля замедляется в незначительной степени — примерно одна часть на 10 миллиардов — но немаловажной», — говорит Макклири.
Таяние ледников, происходящее со времен ледникового периода, а в последнее время и таяние полярных льдов, вызванное антропогенным изменением климата, также способствовали замедлению вращения Земли, говорит Макклири. В обоих случаях талая вода рассеивается, создавая массу воды вокруг экватора, в то время как земля, ранее находившаяся подо льдом на полюсах, поднимается обратно.
Эти две силы вместе затрудняют вращение Земли, а это означает, что день по всемирному координированному времени технически длиннее. Это явление наблюдается на протяжении десятилетий.
«Поскольку ледники тают, Земля медленно возвращается назад, а масса, которая когда-то была на полюсах, перераспределяется к экваторам (поскольку жидкость распространяется легче, жидкость реагирует на вращение), скорость вращения Земли замедляется», — говорит Макклири. .
Однако совсем недавно ученые обнаружили, что Земля больше не замедляется. Фактически, он начинает немного ускоряться. Дополнительные секунды добавлялись почти каждый год в период с 1972 по 1999 год, чтобы учесть замедление вращения Земли. Но за последние 23 года их было добавлено только четыре, а последний раз дополнительная секунда добавлялась в 2016 году.
Ученые обнаружили, что, хотя изменение климата «тормозит», говорит Макклири, жидкая часть ядра Земли также замедляется, влияя на скорость вращения поверхности планеты.
«Ядро Земли, жидкая часть, тоже вращается, и иногда оно просто испытывает случайные изменения, случайные колебания», — говорит Макклири. «Прямо сейчас ядро Земли за последние несколько десятилетий хаотично замедлилось, и в результате сложной серии взаимодействий между жидкой частью ядра, мантией и корой или твердой частью Земли кора Это случайное изменение вращения ядра, а именно замедление скорости вращения, приводит к ускорению вращения поверхности Земли, что приведет к сокращению дней».
Через несколько лет это может привести к внедрению отрицательной дополнительной секунды для синхронизации атомного и астрономического времени, хотя последствия таяния полярных льдов могут в конечном итоге отложить необходимость перевода часов с 2026 на 2029 год.
Будет ли корректировка часов на секунду иметь такое большое значение? Макклири говорит, что это может серьезно повлиять на глобальные системы.
«Хотя наша компьютерная инфраструктура способна обрабатывать положительные дополнительные секунды, по сути, ни одна из наших сетей или веб-сервисов не приспособлена для работы с отрицательными дополнительными секундами», — говорит она. «Они не знают, как перейти с 12:00:03 на 12:00:02. По сути, это похоже на ошибку 2000 года, когда вам пришлось все перепрограммировать, чтобы учесть четырехзначные годы».
Как и в случае с Y2K, Макклири говорит, что, скорее всего, это не приведет к катастрофе. Хотя это может повлиять на сообщество точных хронометристов и атомное время, Макклири говорит, что альтернативой «паре секунд плавания» является «перепрограммирование Интернета». В этом случае небольшая потеря времени может быть не так уж и плоха.
Информация от: Северо-Восточным университетом
Эта история переиздана с разрешения Northeastern Global News news.northeastern.edu.
