Длительность земных суток не является неизменной величиной. На протяжении десятилетий исследователи фиксируют незначительные колебания, составляющие порой лишь несколько миллисекунд. Несмотря на то, что для людей такие изменения остаются практически незаметными, они свидетельствуют о фундаментальных процессах: скорость вращения планеты постоянно меняется.
Факторы, влияющие на скорость вращения Земли
Науке уже известны причины, способные провоцировать кратковременные ускорения или замедления планетарного вращения. К ним относятся атмосферные и океанические флуктуации, а также мощные землетрясения, вызывающие перераспределение массы Земли. Дополнительным фактором является таяние материковых льдов, в результате которого огромные объемы воды попадают в мировой океан.
Однако, помимо этих относительно быстрых воздействий, существуют более долгосрочные изменения, охватывающие периоды в несколько десятилетий. Ученые полагают, что их источник находится глубоко внутри планеты. Под каменистой мантией Земли расположен внешний слой ядра толщиной 1400 миль, состоящий из раскаленного жидкого металла. Постоянное движение этих потоков способно влиять на скорость вращения планеты, однако долгое время оставалось загадкой, каким образом эти силы передаются между внутренними слоями, так как трения между ядром и мантией недостаточно для объяснения наблюдаемых эффектов.
Гравитационный механизм взаимодействия слоев
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые предложили механизм, объясняющий эти скрытые процессы. Согласно гипотезе, гравитация внутреннего ядра Земли подталкивает вращение в одном направлении, тогда как другие взаимодействия между ядром и мантией оказывают противодействие. Результатом этого противостояния, накапливающегося десятилетиями, становятся небольшие ускорения и замедления вращения планеты.
Данная концепция опирается на тот факт, что внутреннее ядро вращается с иной скоростью, чем остальные слои Земли, из-за чего возникает небольшое рассогласование с некоторыми неоднородностями массы в мантии. Как отметил геофизик из Университета Альберты Матье Дамберри, ядро «стремится к выравниванию». Гравитация пытается вернуть слои внутренних недр планеты в более гармоничное положение, что, хоть и крайне незначительно, влияет на вращение земной поверхности.
Для проверки своей теории авторы работы реконструировали влияние этого взаимодействия на вращение Земли в период с 1964 по 2019 год. В расчетах использовались сейсмические оценки вращения внутреннего ядра и модели потоков жидкого металла во внешнем ядре. Созданная исследователями гравитационная модель с высокой точностью воспроизвела как время, так и амплитуду реальных постепенных изменений, зафиксированных за десятилетия наблюдений.
Ученые признают, что модель не учитывает все действующие силы и существуют другие пока неизученные факторы. Тем не менее, данная работа раскрывает важный компонент, отвечающий за вариативность продолжительности земных суток. По словам Матье Дамберри, хотя этот процесс можно сравнить с перетягиванием каната, «гравитация все равно побеждает».
