Zegary atomowe w połączeniu z precyzyjnymi pomiarami astronomicznymi ujawniły, że długość ziemskiego dnia nagle zaczęła się wydłużać. Naukowcy nie wiedzą dlaczego tak się dzieje. Zjawisko to może mieć ogromny wpływ na takie technologie jak GPS.
W ciągu ostatnich kilku dekad obrót Ziemi wokół własnej osi, który determinuje długość dnia, uległ przyspieszeniu. Ten trend sprawia, że nasze dni stają się coraz krótsze. W czerwcu 2022 r. padł nawet rekord najkrótszego dnia w ciągu ostatniego półwiecza. Jednak niedawne badania zaskoczyły naukowców. Okazuje się, że trend się zmienia i od jakiegoś czasu dni znów się wydłużają, a powód tego zjawiska pozostaje tajemnicą.
Nieustannie zmieniająca się planeta
Podczas gdy zegary w naszych telefonach wskazują dokładnie 24 godziny w ciągu doby, rzeczywisty czas potrzebny Ziemi na wykonanie jednego obrotu wokół własnej osi różni się w zależności od wielu czynników, zarówno takich liczonych w milionach lat, jak i lokalnych, jak trzęsienia ziemi czy burze. Dzień bardzo rzadko liczy dokładnie 86 400 sekund, czyli 24 godziny.
Przez miliony lat obrót Ziemi spowalniał z powodu tarcia związanego z pływami napędzanymi przez Księżyc. Proces ten dodaje około 2,3 milisekundy do długości każdego dnia w każdym stuleciu. Kilka miliardów lat temu dzień ziemski trwał tylko około 19 godzin.
Przez ostatnie 20 tys. lat inny proces działał w przeciwnym kierunku, przyspieszając obrót Ziemi. Kiedy zakończyła się ostatnia epoka lodowcowa, topniejące polarne pokrywy lodowe zmniejszyły ciśnienie na powierzchni, a płaszcz Ziemi zaczął się systematycznie przesuwać w kierunku biegunów. Szybkość obrotu naszej planety wzrasta, gdy ta masa płaszcza przesuwa się bliżej osi Ziemi. A proces ten skraca każdy dzień o około 0,6 milisekundy w każdym stuleciu.
Oprócz tego na długość dnia wpływać mogą silne trzęsienia ziemi. Na przykład wielkie trzęsienie ziemi Tōhoku w Japonii w 2011 roku, o magnitudzie 8,9, prawdopodobnie przyspieszyło obrót Ziemi o stosunkowo niewielką wartość 1,8 mikrosekundy. Na zmiany wpływają też pogoda i klimat.
Dlaczego Ziemia nagle zwalnia?
Od lat sześćdziesiątych, kiedy operatorzy radioteleskopów wokół naszej planety zaczęli opracowywać techniki jednoczesnej obserwacji obiektów kosmicznych, takich jak kwazary, dysponujemy bardzo dokładnymi szacunkami tempa obrotu Ziemi. Porównanie tych szacunków z zegarem atomowym ujawniło pozornie coraz krótszą długość dnia w ciągu ostatnich kilku lat.
Jednak po odjęciu znanych nam fluktuacji prędkości obrotu spowodowanych pływami morskimi i efektami sezonowymi, pojawiło się zaskakujące odkrycie. Pomimo tego, że Ziemia osiągnęła najkrótszy dzień 29 czerwca 2022 roku (29 czerwca doba była krótsza o 1,59 milisekundy), wydaje się, że długoterminowy trend przesunął się ze skracania na wydłużanie od 2020 roku. Ta zmiana jest bezprecedensowa.
Przyczyna tej zmiany nie jest jasna. Naukowcy spekulują na temat wpływu frontów atmosferycznych, topnienia lodowców czy wybuchów wulkanów. Jednak żadna z teorii nie jest przekonująca.
Być może tajemnicza zmiana prędkości obrotowej planety jest związana ze zjawiskiem zwanym chybotaniem Chandlera – niewielkim odchyleniem osi obrotu Ziemi o okresie około 430 dni. Przyczyny tego zjawiska nie są dokładnie poznane, ale obserwacje z radioteleskopów również pokazują, że odchylenie zmniejszyło się w ostatnich latach.
Ostatnią możliwością jest to, że nic szczególnego nie zmieniło się wewnątrz lub wokół Ziemi. Może to być po prostu długotrwały efekt pływów, który działa równolegle z innymi okresowymi procesami, powodując tymczasową zmianę w tempie obrotu Ziemi.
Dokładne zrozumienie tempa obrotu Ziemi jest kluczowe dla wielu zastosowań jak np. systemy GPS. Jeśli Ziemia miałaby się przestawić na jeszcze dłuższe dni, być może będziemy musieli wprowadzić „ujemną sekundę przestępną” – byłoby to bezprecedensowe i mogłoby doprowadzić m.in. do zerwania internetu. Jak na razie to rozwiązanie jest mało prawdopodobne.
Źródło: The Conversation, fot. NASA
