Tego lata dni są najkrótsze w historii pomiarów. To dlatego, że Ziemia obraca się szybciej

Spis treść:

1. Co powoduje przyspieszenie obrotu Ziemi?
2. Czy kiedyś dzień był jeszcze krótszy?
3. Jakie mogą być skutki tych zmian?
4. Czy klimat może wpływać na długość dnia?

Na całej półkuli północnej ludzie chłoną długie godziny letniego światła dziennego, nie mając pojęcia, że doświadczają jednych z najkrótszych dni od początku współczesnego pomiaru czasu – krótszych o około milisekundę. 9 lipca był najkrótszym dniem roku, ponieważ Ziemia obracała się szybciej – o 1,34 milisekundy szybciej niż standardowy, 24-godzinny obrót, według danych Międzynarodowej Służby Obrotu Ziemi i Układów Odniesienia (IERS) oraz Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. Przewiduje się, że tego lata wystąpią jeszcze dwa historycznie krótkie dni – dzisiaj, 22 lipca i 5 sierpnia.

Wahania prędkości obrotu Ziemi nie są niczym niezwykłym, ale naukowcy rozważają powody stojące za niedawnym wzrostem liczby szybszych rotacji. – W ciągu ostatniej dekady średnia długość dnia w większości przypadków ulegała skróceniu. Było to szczególnie zauważalne w ciągu ostatnich pięciu lat, kiedy to czasami dzień trwał mniej niż 24 godziny – mówi Nicholas Stamatakos, astronom z Departamentu Orientacji Ziemi w Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych.

Co powoduje przyspieszenie obrotu Ziemi?

Wariacje w rotacji Ziemi są wynikiem skomplikowanego zestawu czynników, ale naukowcy wskazują kilka z nich jako szczególnie istotne. Księżyc wpływa na Ziemię różnie w zależności od swojej pozycji na orbicie. Gdy dwa razy w miesiącu znajduje się blisko równika, jego siła grawitacyjna nieco spowalnia obrót Ziemi. Jednak Księżyc również zbliża się do biegunów dwa razy w miesiącu, a w tych momentach jego grawitacja pomaga Ziemi obracać się nieco szybciej.

Nasza planeta i atmosfera obracają się synchronicznie, dzieląc moment pędu, którego nie da się zmienić, działając tylko na jeden z tych dwóch elementów. Atmosfera obraca się wolniej latem z powodu zmian w prądzie strumieniowym. Oznacza to, że planeta musi przyspieszyć, aby zrekompensować tę różnicę i utrzymać całkowity moment pędu na stałym poziomie.

Wewnątrz planety również dzieje się coś dziwnego, czego fizycy nie potrafią w pełni wyjaśnić. Z jakiegoś powodu jądro Ziemi zwalnia od ostatnich 50 lat, a żeby utrzymać moment pędu, stała część Ziemi znajdująca się powyżej jądra musi obracać się nieco szybciej. – Nie wiemy, dlaczego tak się dzieje ani co jądro może zrobić w przyszłości – mówi Duncan Agnew, geofizyk z Instytutu Oceanografii im. Scrippsa.

Czy kiedyś dzień był jeszcze krótszy?

Ostatnie lata przyniosły najkrótsze dni od momentu rozpoczęcia pomiarów czasu atomowego w 1955 roku, ale nie są to nawet zbliżone do najkrótszych dni w historii Ziemi. Średnio rzecz biorąc, dni na Ziemi wydłużały się przez kilka miliardów lat. Odkąd uformował się Księżyc, jego grawitacja i wpływ na pływy oceaniczne stopniowo spowalniają tempo obrotu Ziemi.

Analiza starożytnych muszli małży z ery dinozaurów ujawnia, że 70 milionów lat temu rok liczył 372 dni, a dzień trwał zaledwie 23,5 godziny. Skamieniałe koralowce sprzed 430 milionów lat sugerują, że znacznie częstsze wschody i zachody słońca występowały w ciągu doby trwającej 21 godzin.

Nawet jeśli długoterminowy trend prowadzi do wydłużania dni, krótkoterminowe fluktuacje powodowały wiele okresów z krótszymi dniami. – Wszystkie dni były krótsze niż te w latach 20. XIX wieku i mniej więcej od 1865 do 1880 r. Według danych IERS faktycznie krótsze dni wystąpiły w czerwcu/sierpniu 2022 roku oraz czerwcu 2024 roku – mówi Agnew.

Jakie mogą być skutki tych zmian?

Dni długiego światła dziennego są oczywiste, jak te wokół przesilenia letniego. Podobnie oczywiste są długie, zimne noce przed i po 21 grudnia. Ale gdyby cykl 24-godzinny Ziemi został skrócony o mrugnięcie oka, prawdopodobnie byś tego nie zauważył: mrugnięcie trwa od 100 do 400 milisekund, podczas gdy różnica w długości dnia to zaledwie około 1 milisekundy.

– Pojedynczy, odosobniony krótszy dzień ma znaczenie tylko dla astronomów i innych specjalistów – mówi Judah Levine. Astronomowie potrzebują niezwykle precyzyjnych pomiarów czasu, aby zrozumieć pozycje i ruchy ciał niebieskich oraz zjawisk astronomicznych – drobne nieścisłości mogą prowadzić do poważnych błędów. Gdy utracony czas przez skrócone dni zaczyna się kumulować, mierzący czas dodają dodatkową sekundę do bieżącego zegara, by czas astronomiczny znów był zgodny z czasem atomowym. To nazywa się sekundą przestępną, która jest dodawana mniej więcej raz na półtora roku od 1972 roku – większość ludzi również tego nie zauważa.

Sekundy przestępne sprawiały problemy komputerom, systemom GPS i telekomunikacji – najbardziej zauważalnie w 2012 roku. Bezprecedensowa ujemna sekunda przestępna może okazać się jeszcze bardziej problematyczna, ponieważ systemy oprogramowania mogą zakładać, że czas zawsze płynie w jednym kierunku.

Czy klimat może wpływać na długość dnia?

Badania sugerują, że czynniki takie jak topniejący lód, podnoszące się morza i wyczerpane zasoby wód gruntowych zmieniają masę Ziemi i spowalniają jej obrót. To spowalnia jej rotację w taki sam sposób, w jaki łyżwiarka obniża ramiona znad głowy, aby wyhamować swój obrót. Historycznie rzecz biorąc, takie zmiany były wynikiem naturalnych cykli, ale para badań finansowanych przez NASA sugeruje, że czas sam w sobie może odczuwać wpływ zmian klimatycznych na Ziemi. – Nasza analiza pokazuje, że w ubiegłym stuleciu współczesne zmiany klimatu same przyczyniły się do wydłużenia dnia o około 0,6 do 0,7 milisekundy – mówi Surendra Adhikari z Jet Propulsion Laboratory.

Takie spowolnienie może być sprzeczne z czynnikami, które ostatnio przyspieszają obrót Ziemi, co uwidacznia złożoność rotacji planety. Stamatakos podkreśla, że choć obserwowaliśmy zmiany w obrocie Ziemi od wieków, skomplikowane powiązania ich różnych przyczyn wciąż stanowią wyzwanie dla naukowców — szczególnie przy prognozach na przyszłość. –Dokładne przewidywania długości dnia na okres dłuższy niż sześć miesięcy nie są możliwe” ze względu na niepełne zrozumienie wszystkich tych zjawisk geodezyjnych – ostrzega. Więc choć słońce nadal będzie wschodzić jutro, trudno powiedzieć dokładnie, jak długo potrwa dzień.

Źródło: National Geographic