Земля сейчас вращается быстрее, чем 50 лет назад - Space Live
Астрономия

Земля сейчас вращается быстрее, чем 50 лет назад

Компенсация потерянного времени может оказаться сложной задачей для ученых.

Вы когда-нибудь чувствовали, что в сутках просто не хватает времени? Возможно, вы что-то подозреваете. Сегодня Земля вращается быстрее, чем за последние полвека, в результате чего наши дни становятся немного короче, чем мы привыкли. Пусть это и бесконечно малая разница, однако, она стала большой головной болью для физиков, компьютерных программистов и даже биржевых брокеров.

Почему Земля вращается?

Наша солнечная система сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад в результате гравитационного сжатия плотного облака межзвездной пыли и газа. По мере того как планеты формировались под действием сил притяжения и, в конечном счете, гравитации, естественное вращение газо-пылевого диска, обусловленное гравитационными силами и кориолисом, привело к вращению масс. В текущем вращении нашей планеты есть следы первоначального движения благодаря угловому моменту полученному от изначальной туманности. Именно благодаря этому угловому моменту наша планета вращается миллиарды лет сменяя день ночью. Однако, Земля не всегда вращалсась с одинаковой скоростью.

Солнечная система Факты

Протопланетный диск с горячей, плотной протозвездой в центре.


ФОТО: Getty Image

Изучив линии роста на ископаемых кораллах, ученые пришли к выводу, что сотни миллионов лет назад Земля делала около 420 оборотов вокруг Солнца. Хотя со временем день и стал длиннее, за время существования человечества сутки длились примерно 24 часа, что составляет около 365 оборотов за один оборот вокруг Солнца.

Однако, по мере того, как ученые совершенствовались в наблюдении за вращением Земли и отслеживании времени, они поняли, что планета испытывает небольшие колебания, которые влияют на время полного оборота.

Новый способ отслеживания времени

В 1955 году Луи Эсссен из Национальной физической лаборатории Великобритании представил первые атомные часы на цезии-133. Прибор получил название NBS-1 и стал считаться цезиевым эталоном частоты. Цезий-133, используемый в эталоне атомных часов, ─ единственный стабильный изотоп цезия со 100-процентной распространенностью на Земле. Атомные часы определяли время по тому, как электроны в атомах цезия переходят из высокоэнергетического возбужденного состояния в нормальное. Поскольку периоды атомных часов генерируются этим неизменным поведением атомов, они не сбиваются внешними изменениями, например, перепадами температуры, как это происходит с традиционными часами.

Однако, позднее ученые столкнулись с проблемой: безупречно стабильные атомные часы немного отклонялись от времени, которого придерживается весь остальной мир.

Время атомные часы

Точность атомных часов (по данным Национального института стандартов и технологий США).


ФОТО: www.nist.gov

Со временем происходит постепенное расхождение между временем атомных часов и временем, измеряемым астрономией, то есть положением Земли, Луны и звезд. По сути, год, зафиксированный атомными часами, был немного быстрее, чем тот же год, рассчитанный по движению Земли. Чтобы это расхождение не было слишком большим, в 1972 году было принято решение периодически добавлять к атомным часам високосные секунды.

Високосные секунды немного похожи на високосные дни, которые мы прибавляем к концу февраля каждые четыре года, чтобы компенсировать тот факт, что на самом деле для обращения Земли вокруг Солнца требуется около 365,25 дней. Но в отличие от високосных лет, которые наступают каждые четыре года, високосные секунды непредсказуемы.

Международная служба вращения Земли и систем отсчета следит за тем, как быстро вращается планета, посылая лазерные лучи на спутники для измерения их движения, наряду с другими методами. Когда время, показанное движением Земли, приближается к одной секунде, не синхронизированной со временем, измеренным атомными часами, ученые останавливают атомные часы ровно на одну секунду, в 11:59:59 вечера 30 июня или 31 декабря, чтобы позволить астрономическим часам наверстать упущенное. Вуаля — дополнительная (високосная) секунда.

Неожиданная перемена

С тех пор, как в 1972 году была добавлена ​​первая високосная секунда, ученые добавляли дополнительные секунды каждые несколько лет. Секунды добавляются нерегулярно, потому что вращение Земли неустойчиво, с прерывистыми периодами ускорения и замедления, которые прерывают постепенное замедление планеты, длящееся миллионы лет.

Скорость вращения Земли связана с обменом углового момента между Землей, атмосферой, влиянием океана и Луны. Ученые, на данный момент, не могут предсказать, что произойдет в очень далеком будущем.

Как выяснилось, за последнее десятилетие замедление вращения Земли… замедлилось. С 2016 года не было добавлено ни одной високосной секунды, и в настоящее время наша планета вращается быстрее, чем за последние полвека. Ученые не могут дать ответ на вопрос, почему так происходит.

Проблема с високосными секундами

В зависимости от того, насколько ускорится вращение Земли и как долго будет продолжаться эта тенденция, ученым, возможно, придется принять меры. Существует опасение, что, если скорость вращения Земли еще больше увеличится, может потребоваться так называемая отрицательная високосная секунда. Другими словами, вместо того, чтобы добавлять дополнительную секунду, мы должны вычесть секунду из атомной шкалы времени.

Но отрицательная скачкообразная секунда поставит ученых перед целым рядом новых задач. Отрицательная високосная секунда раньше еще никогда не вводилась и проблема заключается в том, как программное обеспечение отреагирует на такие меры.

Независимо от того, требуется ли обычная или отрицательная високосная секунда, на самом деле эти крошечные изменения могут стать огромной головной болью для отраслей, начиная от телекоммуникаций и заканчивая навигационными системами.

Основа интернета заключается в том, что время непрерывно. Когда нет постоянной, непрерывной подачи информации, все рушится. Повторение секунды или ее пропуск ставит под угрозу всю систему и может вызвать разрывы в непрерывном потоке данных. Високосные секунды также представляют собой проблему для финансовой индустрии, где каждая транзакция должна иметь свой уникальный штамп времени.

Некоторые компании нашли собственные решения проблемы високосных секунд, например, Google. Вместо того чтобы остановить часы, чтобы дать Земле догнать атомное время, Google делает каждую секунду чуть длиннее в високосный день. Да, это один из способов, но он не согласуется с международным стандартом определения времени.

Время как инструмент

Однако, все же речь идет об очень крошечном промежутке времени —  порядка всего одной секунды на каждые несколько лет. Мы пережили множество високосных секунд и, вероятно, даже не знали о них. И если рассматривать время как инструмент для измерения действий, которые окружают нас мире, например, переход от одного дня к другому, тогда есть аргумент в пользу того, чтобы следовать времени, установленному движением Земли, а не электронами в атомных часах — какими бы точными они ни были.

Некоторые ученые считают, что високосные секунды, возможно, не стоят тех проблем, которые они вызывают. Если мы перестанем корректировать наши часы с учетом високосных секунд, может потребоваться столетие, чтобы хоть на минуту отклониться от «истинного» времени, фиксируемого атомными часами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Back to top button