Во вторник, 5 августа, Земля совершила один оборот вокруг своей оси на 1,33 миллисекунды раньше обычного. Это один из самых коротких дней в 2025 году.
Продолжительность этого дня составила 86 399,99867 секунды. Как это происходит и как мы вообще можем измерить это с такой точностью?
В среднем Земля совершает физический оборот вокруг своей оси за 23 часа 56 минут 4 секунды и 90,5 миллисекунды — это называется звёздными сутками. Это «истинное» вращение Земли относительно далёких объектов в глубоком космосе, таких как звёзды.
Однако у большинства людей день длится 24 часа, и это называется солнечными сутками – это время между двумя восходами Солнца или двумя последовательными полуднями. Дополнительные 4 минуты возникают из-за того, что Земле нужно повернуться ещё на 1 градус, до 361 градуса, чтобы Солнце снова оказалось в том же положении.
Оба типа дня были немного короче 5 августа 2025 года, в основном из-за того, что происходит с ветрами в атмосфере Земли, циркуляцией жидкости в океане и магме, а также гравитационным притяжением Луны.
Отклонения от 24-часового хода точно измеряются с 1970-х годов с помощью атомных часов и астрономии. В течение года эти изменения накапливаются: например, в 1973 году сумма отклонений составила +1106 миллисекунд, что означает, что Земля отставала в своём вращении чуть больше чем на секунду. В том же году для исправления этого явления были введены дополнительные секунды: в конце дня к часам добавлялась одна секунда – 23:59:60.
Для измерения времени требуется абсурдная точность. Системы глобального позиционирования (чаще называемые GPS) могут точно определить ваше местоположение в космосе, это не проблема. Но если поверхность планеты, на которой вы находитесь, физически вращалась немного быстрее или медленнее, чем ожидалось в тот день, нескорректированный GPS не сможет этого определить, и ваше местоположение не будет соответствовать карте.
Отклонение в 1,33 миллисекунды соответствует ошибке определения местоположения примерно в 62 см на экваторе, поэтому кумулятивный дрейф 1973 года, если бы его не исправляли в течение года, привел бы к ошибкам GPS примерно в полкилометра.
Почему Земля не стоит на месте?
Чтобы узнать, с какой скоростью вращается Земля, нужно найти систему отсчёта, в которой, в идеале, ничего не движется. Всё в космосе движется относительно друг друга, но чем дальше мы смотрим, тем более неподвижными кажутся объекты; точно так же, как далёкие холмы кажутся двигающимися медленнее, когда вы едете в поезде, а близлежащие фермы проносятся мимо.
К счастью, существуют объекты настолько яркие, что затмевают целые галактики. Это квазары, и их можно увидеть по всей Вселенной с расстояния в миллиарды световых лет.
Квазары — это сверхмассивные чёрные дыры, масса которых достигает миллиардов масс Солнца, и которые излучают в 100–10 000 раз больше света, чем вся наша галактика, Млечный Путь. Квазары можно обнаружить на расстоянии миллиардов световых лет от нас, где всё практически неподвижно, поэтому они служат своего рода космическими маяками.
Радиотелескопы измеряют наше положение относительно них, выдавая значения истинного периода вращения Земли с точностью до миллисекунды.
Эти сверхточные наблюдения также служат отправной точкой для компьютерных моделей, учитывающих движение атмосферы, океанов, небесных тел и многое другое, для прогнозирования продолжительности дня. Благодаря этому мы заранее узнаём, когда день становится короче, и корректируем GPS в зависимости от этого.
Ветры в атмосфере Земли оказывают наибольшее влияние на продолжительность суток, сталкиваясь с поверхностью суши, особенно при соприкосновении с горными хребтами. Как ни странно, ветер фактически замедляет вращение Земли.
Преобладающие на Земле ветры наиболее быстрые зимой в северном полушарии, но самые медленные с июня по август, поэтому летние месяцы всегда приносят самые короткие дни в году (хотя мы склонны говорить, что это «самые длинные» дни в северном полушарии из-за большей продолжительности светового дня).
Эти суточные и сезонные изменения — лишь кратковременные вспышки на фоне более масштабных замедлений. На протяжении десятилетий таяние полярных льдов замедляло вращение Земли. Чтобы понять, почему, представьте себе вращающуюся балерину, которая втягивает вытянутые руки — они начинают вращаться гораздо быстрее. Вращающийся мяч, такой как Земля, ничем не отличается.
Земля имеет сплющенную форму, то есть поверхность на экваторе находится на 21,5 км дальше от центра планеты, чем на полюсах. Поскольку изменение климата приводит к таянию полярных льдов, талая вода перемещается от полюсов к экватору через океан. Повышение уровня моря приводит к тому, что вода находится дальше от поверхности, и, подобно тому, как балерина разводит руки, это способствует замедлению вращения Земли. Перераспределение массы Земли влияет на наше вращение аналогичным образом, в том числе посредством землетрясений.
Луна, хоть и прекрасна, может стать огромным тормозом на протяжении миллиардов лет. Океаны Земли поднимаются под действием гравитации Луны, но по мере вращения Земли поднятые океаны немного опережают Луну по её орбите. Но Луна продолжает притягивать эти океаны, двигая их назад, против часовой стрелки, что замедляет наше движение.
Энергия вращения Земли не теряется, она передаётся Луне, которая набирает орбитальную скорость и немного лучше преодолевает гравитацию Земли – именно поэтому она удаляется от нас на 3,8 см в год. Продолжительность наших суток увеличилась с 17 часов 2,5 миллиарда лет назад, в основном из-за того, что Луна на протяжении веков уменьшала угловой момент Земли.
Вращение Земли замедлялось каждый год с 1973 по 2020 год (где существуют точные измерения), при этом каждый год накапливались сотни миллисекунд задержки, которые уже учтены добавлением 27 дополнительных секунд. С 2020 года ситуация изменилась: Земля начала вращаться быстрее, а не медленнее, что, вероятно, является результатом обмена угловым моментом между ядром и мантией Земли, но также регулируется многочисленными другими движениями, которые мы исследовали.
5 июля, 22 июля и 5 августа были заблаговременно выделены как одни из самых быстрых дней этого года, поскольку, помимо внутренних движений Земли и сезонных особенностей атмосферных ветров, положение Луны на орбите также замедляет её вращение дважды за один оборот (каждые две недели). Это связано с тем, что, когда Луна находится прямо над экватором, всё её приливное сопротивление направлено с востока на запад, но в эти даты она находится дальше всего к северу и югу, ослабляя этот эффект.
Скорее всего, вы не заметили, что восход Солнца произошел на 1,33 миллисекунды раньше, но для точных атомных часов и астрономических измерений, основанных на квазарах, это было очевидно.
Оригинал статьи можно прочитать здесь.
Больше информации о самых интересных научных открытиях и удивительных исторических фактах читайте на нашем сайте «Совятня».
Интересные новости, советы по здоровью, ответы на популярные вопросы и цитаты великих ученых ищите в Telegram.
