Базирующаяся в Париже Международная служба вращения Земли и систем отсчета регулярно сравнивает высокоточные атомные часы с фактическим вращением планеты. Техники выявляют небольшие неточности и при необходимости вставляют дополнительную секунду в согласованное вселенское время для сохранения выравнивания. Эта процедура повторялась 27 раз с 1972 года, но в последние десятилетия характер замедления стал менее предсказуемым.
Исследователи отмечают, что традиционные факторы, такие как гравитационное притяжение Луны к океанам, объясняют большую часть предыдущих вариаций. Теперь другая сила все больше вмешивается в динамику вращения планеты. Перераспределение массы, вызванное движением поверхностных вод, изменяет момент инерции Земли измеримым образом.
Перераспределение масс ускоряет удлинение дней
Ускоренное таяние полярных шапок и горных ледников приводит к высвобождению значительных объемов воды, которая течет от полюсов к экватору. Эта миграция увеличивает экваториальную выпуклость планеты, подобно эффекту, наблюдаемому, когда фигуристка вытягивает руки и замедляет вращение. Базовая физика момента инерции объясняет это явление напрямую.
Согласно анализу исследователей Венского университета и ETH Zurich, в период с 2000 по 2020 год этот процесс происходил особенно быстрыми темпами. Скорость увеличения длины дня достигала 1,33 миллисекунды за столетие исключительно за счет климатических факторов. Ни один другой недавний интервал не показал сопоставимых изменений в перераспределении океанической массы.
- Таяние полярных льдов поднимает уровень моря и перемещает массу в более низкие широты.
- Это изменение отодвигает материал от оси вращения и замедляет вращение планеты.
- Эффект накапливается десятилетиями и требует постоянной технической корректировки.
Исследование реконструирует исторические вариации с помощью морских окаменелостей
Ученые проанализировали окаменелые раковины бентосных фораминифер, чтобы реконструировать колебания уровня моря за последние 3,6 миллиона лет. Химический состав этих микрокаменелостей позволил рассчитать соответствующие изменения вращения Земли в течение геологического времени. Этот метод объединил палеоклиматические данные с надежными алгоритмами, учитывающими неопределенности, присущие древним записям.
Результаты, опубликованные в Журнале геофизических исследований, показывают, что текущая скорость удлинения суток выделяется среди всех записей. Периоды естественного оттепели в четвертичном периоде вызвали изменения в продолжительности дня, но ни один из них не достиг той скорости, которая наблюдалась в последнее время. Только один эпизод, произошедший около двух миллионов лет назад, был близок к этому, хотя и с несколько меньшей интенсивностью.
Команда под руководством Мостафы Киани Шахванди и Бенедикта Соджи подчеркнула, что современное ускорение ставит изменение климата в ясную геологическую перспективу. Влияние человека на массовое перераспределение превышает естественные закономерности, зафиксированные с конца плиоцена. Исследователи подчеркивают, что это явление является прямым результатом глобального потепления и ускоренного таяния.
Технологическое воздействие требует точных настроек навигационных систем.
Системы глобального позиционирования, такие как GPS, полагаются на точную синхронизацию атомных часов и вращения Земли. Небольшие миллисекундные расхождения накапливают ошибки позиционирования, которые со временем растут и влияют на различные приложения, от морской навигации до космических операций. Космические агентства уже вносят поправки, основанные на измерениях непрерывного вращения.
Неравномерность, вызванная непредсказуемым таянием льда, делает эти изменения более сложными, чем постоянные изменения, вызванные лунными приливами. Прогнозы показывают, что к концу XXI века климатический эффект сможет преодолеть традиционное влияние Луны на замедление вращения. Даже минимальные изменения требуют постоянного контроля для поддержания технологической точности.
Связь между движением полюсов и длиной дня получает доказательства
Предыдущие исследования той же исследовательской группы уже продемонстрировали, что изменение климата также влияет на долгосрочное движение полюсов, то есть на дрейф оси вращения. Эти два явления связаны между собой одинаковым перераспределением массы, вызванным таянием континентальных льдов и изменением запасов земных вод. Оба являются результатом процессов, наблюдаемых с большей интенсивностью с начала XXI века.
Международная служба вращения Земли продолжает фиксировать вариации, которые требуют периодического добавления дополнительных секунд. Система была разработана для предсказуемого замедления, но растущее и беспорядочное влияние человеческой погоды меняет условия управления. Спутники и сети связи сталкиваются с аналогичными проблемами при точном определении орбит и синхронизации.
Окаменелости и модели подтверждают отсутствие недавних прецедентов
Реконструкция по бентосным фораминиферам и данным позднего плиоцена выявила естественные колебания, связанные с ледниковыми циклами. Большие ледяные шапки неоднократно расширялись и сжимались, вызывая ускорение и замедление вращения. Однако нынешние темпы между 2000 и 2020 годами остаются непревзойденными за последние 3,6 миллиона лет.
Бенедикт Соя из ETH Zurich отметил, что это открытие подтверждает исключительный характер скорости современного изменения климата. Команда использовала физические модели вращения планет, интегрированные с высокоточными наблюдениями. Расчеты оставались надежными даже несмотря на неопределенности в палеоклиматических показателях.
Работа объединяет доказательства того, что движение поверхностных вод, вызванное глобальным потеплением, сегодня доминирующим образом формирует вращение Земли. Тенденция остается ясной, хотя абсолютные вариации по-прежнему составляют доли миллисекунды в столетие.