Как таяние льдов удлиняет земные сутки

Земля вращается чуть медленнее, чем вчера. И виноваты в этом не астероиды и не капризы Луны, а мы сами. Новое исследование учёных показало: таяние ледников, вызванное деятельностью человека, замедляет вращение планеты с беспрецедентной скоростью — такой не было за последние 3,6 миллиона лет.

Сутки, которые растут

Вращение Земли никогда не было абсолютно стабильным. На протяжении всей истории планеты оно менялось под влиянием самых разных сил: притяжения Луны, движения тектонических плит, перераспределения масс внутри мантии. Даже крупные землетрясения способны сдвинуть продолжительность суток на доли миллисекунды.

Но всё это были медленные, постепенные изменения, растянутые на миллионы лет. Сегодня картина меняется. Геофизик Мостафа Киани Шахванди из Венского университета и его коллеги установили, что в XXI веке скорость замедления вращения Земли достигла исторического максимума — 1,33 миллисекунды за столетие. Казалось бы, мелочь. Но для планеты, живущей по законам небесной механики, это — тревожный сигнал.

Физика на пальцах: фигуристка и её руки

Чтобы понять механизм, достаточно вспомнить школьный урок физики. Когда фигурист раскидывает руки в стороны во время вращения — он замедляется. Прижимает руки к телу — ускоряется. Это закон сохранения момента импульса.

С Землёй происходит то же самое. Когда ледники и ледяные щиты тают, вода стекает в океаны. Уровень мирового океана поднимается, масса перераспределяется ближе к экватору. Земля как бы «расставляет руки» — становится чуть более приплюснутой у полюсов и выпуклой у экватора. И, как фигурист с раскинутыми руками, начинает вращаться медленнее.

«Уровень моря поднимается, и из-за этого вращение Земли замедляется, а продолжительность суток увеличивается», — объясняет Шахванди.

Миллионы лет истории — и рекорд нашего времени

Чтобы понять, насколько нынешние изменения выходят за рамки нормы, учёные обратились к глубокому прошлому. Они использовали палеоклиматические данные, полученные из окаменелостей и кораллов, и обучили на них специальную модель глубокого обучения. Эта модель позволила реконструировать историю изменений скорости вращения Земли за последние несколько миллионов лет.

Результаты оказались красноречивыми. В прошлом формирование и таяние континентальных ледниковых щитов вызывало значительные колебания продолжительности суток — от 10 до 30 миллисекунд. Но эти изменения происходили на протяжении сотен тысяч и миллионов лет. Скорость была ничтожно мала.

Сегодня амплитуда меньше, но скорость — рекордная. Лишь около двух миллионов лет назад темп изменений был сопоставим с нынешним. «Никогда прежде и никогда после планетарная "фигуристка" не поднимала руки так стремительно, как в период с 2000 по 2020 год», — говорит Шахванди.

Почему это важно не только для учёных

Замедление вращения Земли — не просто абстрактный научный факт. У него есть вполне практические последствия, которые касаются всех нас.

Прежде всего, речь идёт о системах точного времени. Атомные часы фиксируют секунды с абсолютной точностью, тогда как астрономическое время привязано к реальному вращению планеты. Если разрыв между ними будет нарастать, потребуется всё чаще добавлять или убирать так называемые «високосные секунды» — корректировки, которые уже сегодня создают проблемы для компьютерных сетей, завязанных на строгое время.

Не менее серьёзны последствия для космонавигации. Точное знание скорости вращения Земли необходимо для расчёта траекторий спутников и межпланетных зондов. Даже небольшая погрешность может привести к значительным навигационным ошибкам на больших расстояниях.

А что с океанами и климатом?

Один из закономерных вопросов — не влияет ли замедление вращения на движение океанских течений? Ведь именно вращение Земли во многом определяет направление крупных водных потоков, от которых зависит климат целых континентов.

По словам Шахванди, пока амплитуда изменений слишком мала, чтобы заметно повлиять на циркуляцию океана. Реальная угроза для морских течений исходит от других последствий таяния льдов — прежде всего от поступления огромных объёмов пресной воды в солёные моря, что уже сегодня нарушает деликатный баланс морской циркуляции.

Тем не менее учёные продолжают следить за ситуацией. Ведь если темпы таяния ледников не замедлятся, в отдалённой перспективе накопленный эффект может оказаться куда более ощутимым.

Лёд хранит не только воду

Таяние ледников несёт с собой и другую, куда менее очевидную угрозу. Тысячелетиями в толще льда были заморожены древние микроорганизмы и вирусы — и по мере того как ледники отступают, они возвращаются в окружающую среду. Насколько это опасно и что учёные уже успели обнаружить в древнем льду — читайте в материале Древние вирусы в ледниках. Реальна ли угроза?

Климат пишет историю планеты

Само по себе открытие примечательно ещё и тем, что оно демонстрирует неожиданную связь между привычными нам климатическими процессами и фундаментальными физическими характеристиками планеты. Таяние льдов, рост уровня моря, замедление вращения — всё это звенья одной цепи.

Прежде считалось, что человек способен влиять на климат, на экосистемы, на состав атмосферы. Теперь выясняется, что он меняет и саму механику вращения Земли. Это придаёт совершенно новый масштаб разговору о последствиях антропогенного воздействия на планету.

Исследование Шахванди и его команды — это не предсказание катастрофы. Это точный научный диагноз: Земля реагирует на то, что происходит на её поверхности, и делает это быстрее, чем когда-либо за последние миллионы лет.

Интересный факт

Самый длинный день в истории Земли был около 1,4 миллиарда лет назад — тогда сутки длились всего около 18 часов. С тех пор вращение планеты постепенно замедляется под действием приливного трения Луны. Каждый год сутки становятся длиннее примерно на 1,4 миллисекунды — и таяние льдов теперь добавляет к этому процессу собственный, рукотворный вклад.