Действительно ли время идет быстрее: ученые доказали, что сутки на самом деле не всегда составляют 24 часа
Сутки длятся 24 часа – это одна из тех вещей, которые кажутся настолько очевидными, что их почти никогда не ставят под сомнение. На самом деле Земля вращается не с абсолютно постоянной скоростью, поэтому продолжительность ее суток все время немного меняется.
Разница настолько мала, что человек ее не почувствует: речь идет всего лишь о нескольких миллисекундах. Но точные измерения показывают, что на протяжении десятилетий вращение планеты то незначительно ускоряется, то замедляется. Одно из объяснений этого процесса может скрываться за тысячи километров под нашими ногами.
Твердое внутреннее ядро Земли немного изменяет скорость вращения, а его гравитационное взаимодействие с мантией может заставлять внешние слои планеты реагировать в противоположном направлении, отмечает Университет Альберты. То есть даже привычные 24 часа в определенной степени зависят от того, что происходит в самом центре Земли.
Почему земные сутки не всегда длятся одинаково?
Когда говорят о 24-часовых сутках, имеют в виду удобную для нашей жизни единицу времени. Реальное вращение Земли сложнее: скорость планеты может очень незначительно меняться, а вместе с ней меняется и продолжительность дня. Эти колебания измеряются в миллисекундах.
Что происходит с временем / Фото unsplash
Однако если проследить за ними на протяжении десятилетий, обнаруживается определенная закономерность. Примерно три десятилетия исследователям известно, что движение глубоких слоев Земли не остается неизменным.
Наблюдения за магнитным полем показали, что жидкая часть ядра может в течение нескольких десятилетий постепенно ускоряться, а затем так же замедляться. Мантия при этом ведет себя противоположным образом. Когда внутренние части планеты ускоряют вращение, каменистая мантия, вместе с которой движется и земная кора, совсем немного замедляется.
Когда ядро теряет скорость, мантия, напротив, может ускориться. Причина связана с сохранением углового момента Земли. Планета фактически перераспределяет движение между своими внутренними слоями: если одна часть получает чуть больше, другая должна отдать соответствующую долю. Масштаб этого обмена чрезвычайно мал, но его достаточно, чтобы продолжительность суток изменилась на несколько миллисекунд. Долгое время оставался другой вопрос: что именно заставляет ядро и мантию так обмениваться движением?
Как внутреннее ядро может "потянуть" за собой всю мантию?
В центре Земли расположено твердое внутреннее ядро. И оно не является идеально гладким шаром с абсолютно равномерно распределенной массой. Хуэйфэн Чжан из Университета Альберты и профессор Матье Дамберри предполагают, что небольшие изменения во вращении внутреннего ядра могут создавать так называемый гравитационный момент.
Проще говоря, неравномерно распределенная масса внутреннего ядра гравитационно взаимодействует с неоднородностями мантии. Когда положение и скорость ядра немного изменяются, эта гравитационная связь способна очень слабо ускорять или замедлять мантию. При этом толщина мантии составляет примерно 3 тысячи километров.
Поэтому речь идет не о движении какого-то небольшого фрагмента породы, а о чрезвычайно слабом изменении вращения огромной части планеты. Гравитация, однако, действует не в одиночку. На границе ядра и мантии возникают другие силы, в частности электромагнитное взаимодействие и сопротивление, которые действуют в противоположном направлении. Они не позволяют гравитационному воздействию беспрепятственно изменять скорость внешних слоев Земли.
Именно баланс между этими силами, согласно предложенной модели, может создавать те крошечные колебания вращения, которые в конечном итоге добавляют к земным суткам или отнимают от них несколько миллисекунд. Работа дает еще одну неожиданную подсказку о самом центре планеты. Хотя внутреннее ядро твердое, оно может быть значительно более динамичным, чем это следует из обычного представления о твердом металлическом шаре. По расчетам исследователей, внутреннее ядро способно "вязко деформироваться" на временных масштабах примерно в десять лет. То есть под действием огромных сил его форма может медленно изменяться, несмотря на твердое состояние.
В повседневной жизни все это ничего не меняет: часы и впредь будут отсчитывать привычные 24 часа. Но физическая Земля не подстраивается под наш циферблат – ее вращение немного меняется, а причиной части этих колебаний может быть движение материи почти в 6 тысяч километров под поверхностью.