パリに拠点を置く国際地球回転基準システム局は、高精度の原子時計と惑星の実際の回転を定期的に比較しています。技術者は小さな差異を特定し、必要に応じて協定世界時にさらに 1 秒を挿入して調整を維持します。この措置は 1972 年以来 27 回発生しましたが、ここ数十年で減速のパターンは予測しにくくなりました。
研究者らは、海洋に対する月の引力などの伝統的な要因がこれまでの変動の多くを説明していると指摘している。現在、別の力が惑星の回転力学にますます干渉しています。地表水の動きによって引き起こされる質量の再分布は、地球の慣性モーメントを測定可能な形で変化させます。
大量の再分配が日の延長を加速する
極地の氷床や山岳氷河の融解が加速すると、極地から赤道に向かって大量の水が放出されます。この移動により、フィギュアスケート選手が腕を伸ばして回転を遅くしたときに見られる効果と同様に、惑星の赤道の膨らみが増大します。慣性モーメントの基本物理学によって現象が直接説明されます。
ウィーン大学とチューリッヒ工科大学の研究者らの分析によると、2000年から2020年にかけて、このプロセスは特に速いペースで起こった。日長の増加率は、気候要因だけで 1 世紀あたり 1.33 ミリ秒に達しました。最近の間隔では、海洋質量再分布に匹敵する変動を示したものは他にありません。
- 極地の氷が溶けると海面が上昇し、質量が低緯度に移動します。
- この変化により物質が回転軸から遠ざかり、惑星の回転が遅くなります。
- この影響は数十年にわたって蓄積され、継続的な技術調整が必要になります。
研究は海洋化石を使用して歴史的変動を再構築します
科学者たちは、過去360万年にわたる海面変動を再現するために、底生有孔虫の化石化した殻を分析した。これらの微化石の化学組成により、地質時代にわたる地球の回転の対応する変化を計算することが可能になりました。この方法では、古気候データと、古代の記録に固有の不確実性を考慮した堅牢なアルゴリズムが組み合わせられました。
Journal of Geophysical Research に掲載されたこの結果は、現在の日の延長率が全記録の中で際立っていることを示しています。第四紀の自然解凍の期間は日長の変動を引き起こしましたが、最近観察された速度に達するものはありませんでした。約 200 万年前に起こった 1 つのエピソードだけが、わずかに強度が低かったものの、それに近づきました。
モスタファ・キアニ・シャーヴァンディ氏とベネディクト・ソジャ氏率いるチームは、現代の加速によって気候変動が明確な地質学的観点から捉えられることを強調した。大量再分配に対する人間の影響は、鮮新世末以来記録されている自然パターンを超えています。研究者らは、この現象は地球温暖化と融解の加速の直接の結果であると強調している。
技術的影響にはナビゲーション システムの正確な調整が必要です
GPS などの全地球測位システムは、原子時計と地球の自転との正確な同期に依存しています。ミリ秒単位の小さな誤差が測位誤差を蓄積し、時間の経過とともに増大し、海洋航行から宇宙運用に至るまでのアプリケーションに影響を与えます。宇宙機関はすでに連続回転測定に基づく補正を取り入れています。
予測できない氷の融解によって不規則性がもたらされるため、これらの調整は、月の潮汐によって引き起こされる一定の変動よりも複雑になります。 21 世紀末までに、気候の影響が月の自転減速に対する伝統的な影響を克服できる可能性があるとの予測があります。たとえ最小限の変更であっても、技術的な精度を維持するには永続的な監視が必要です。
極の動きと日の長さの関係が証拠を得る
同研究グループによるこれまでの研究では、気候変動が長期的な極移動、つまり自転軸のドリフトにも影響を与えることがすでに実証されていた。この 2 つの現象は、大陸の氷の融解と地上の水の貯蔵量の変化によって引き起こされる同じ質量の再分布によって相互に関連しています。どちらも、21 世紀初頭以来、より激しく観察されているプロセスに由来しています。
国際地球回転サービスは、時々うるう秒の挿入を必要とする変動を記録し続けています。このシステムは、減速が予測できるように設計されていますが、人間の天候による影響が増大し、不安定になるため、管理条件が変化します。衛星と通信ネットワークも、軌道と同期を正確に決定する上で同様の課題に直面しています。
化石と模型は最近の前例がないことを裏付ける
底生有孔虫と鮮新世後期のデータに基づく再構成により、氷河周期に伴う自然変動が明らかになった。大きな氷床は膨張と収縮を繰り返し、回転の加速と減速を引き起こしました。しかし、2000 年から 2020 年までの現在のペースは、過去 360 万年間で比類のないものとなっています。
チューリッヒ工科大学のベネディクト・ソジャ氏は、今回の発見は現代の気候変動速度の例外的な性質を裏付けるものだと指摘した。研究チームは、高精度の観測と統合された惑星の回転の物理モデルを使用しました。古気候代理の不確実性に直面しても、計算は堅調なままでした。
この研究は、地球温暖化によって引き起こされる地表水の移動が、今日の地球の回転を支配的な形で形作っているという証拠を固めるものである。絶対的な変動は 1 世紀あたり 1 ミリ秒単位のスケールで残っていますが、傾向は依然として明らかです。
