Уже не 24 часа. Скорость вращения Земли меняется каждые сутки — что происходит и почему это важно?

Вращение Земли — это не какое-то абстрактное понятие, влияние которого очень сложно проследить. Главным маркером того, что наша планета не висит посреди пространства как елочная игрушка, является смена дня и ночи.

Согласно общепринятому понятию, одни сутки — это 24 часа; 1440 минут; 86400 секунд. Однако на самом деле Земля не вращается с настолько идеальной скоростью — ее вращение нестабильно и постоянно меняется; просто это происходит не так резко, чтобы мы могли это заметить за время своей жизни.

Обычно скорость вращения нашей планеты постепенно снижается: в 2016 году британские ученые выяснили, что длина суток каждые сто лет увеличивалась в среднем приблизительно на 1,8 миллисекунды. Вроде бы немного, однако если взглянуть на картину шире, получится, что 200 млн лет назад сутки были на час короче, а 600 млн лет назад в сутках был всего 21 час. Другая группа исследователей подсчитала, что 1,4 млрд лет назад день длился всего 18,7 часа.

Однако новые исследования показывают, что на самом деле не все так однозначно — ведь за последние 50 лет вращение Земли наоборот ускорилось. Что же произошло?

Ученые до сих пор не совсем понимают, какие именно факторы влияют на скорость вращения планеты. Да, есть гравитационное влияние других астрономических тел вроде Солнца и Луны, есть разные внутренние факторы вроде ядра Земли или волн и ветров на поверхности планеты, однако исследователи все еще не могут сказать, какое именно влияние оказывают те или иные силы. Единой формулы, чтобы вычислить длительность суток у нас нет — и из-за постоянных изменений в космосе, скорее всего, ее никогда и не будет.

Однако за последнее время у ученых появились новые инструменты для отслеживания времени, которые помогли им точно определять длительность суток. Вывод оказался простым и неожиданным одновременно — длительность каждого дня на Земле отличается от предыдущего. Просто эти изменения настолько микроскопически, что мы этого не замечаем.

Одним из самых точных методов измерения скорости вращения Земли является радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами. Это сеть телескопов, которые расположены на поверхности планеты далеко друг от друга. Их задача — улавливать определенные космические сигналы, когда они появляются и пропадают; задача ученых — сравнивать время появления и исчезновения этих сигналов, благодаря чему мы и получаем точно время вращения Земли.

Еще один надежный вариант — атомные часы, которые считаются самым точным методом измерения времени. Их подсчет основан на том, как электроны в атомах цезия меняют свое состояние. Благодаря тому, что никакие внешние возбудители не влияют на такие часы, они считают секунды намного точнее традиционных часов.

Недавно мы писали материал о часах с оптической решеткой, которые стали следующим шагов в эволюции традиционных атомных часов. Одна секунда в них равняется 9 192 631 770 периодам электромагнитного излучения, которое заставляет электроны в атоме цезия менять свое состояние. Ученые уверены, что эта точность поможет им определять время с недоступной до сих пор точностью — следовательно, мы сможем намного лучше измерять скорость вращения планеты. Помимо этого физики надеются, что это изобретение даст нам возможность повысить точность работы GPS, обнаружить темную материю и даже решить одну из самых важных загадок науки — объединить общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику.

Атомные часы уточнили скорость вращения Земли, рассчитанное при помощи наблюдения за космосом; ситуацию можно сравнить с високосными годами, когда мы «добавляем» один день в году, чтобы компенсировать факт того, что на самом Земле требуется около 365,25 дня, чтобы совершить полный оборот вокруг Солнца.

Но если с високосными годами ситуация понятна (у нас они наступают каждые четыре года), то «високосные секунды» — штука непостоянная, ведь скорость вращения Земли не такая стабильная. С 2016 года не было добавлено ни одной «дополнительной секунды» — и это при том, что сейчас наша планета вращается быстрее, чем 50 лет назад. Почему так происходит? У ученых до сих пор нет ответа — как мы уже писали выше, не существует какой-то унифицированной формулы расчета этого показателя.

Исследователи были уверены, что Земля продолжит замедляться, отмечает Джуда Левин, физик из Национального института стандартов и технологий, изучающий время. Однако на самом деле ситуация изменилась кардинально — прямо сейчас наша планета вращается все быстрее. И теперь вместо того, чтобы добавлять высокосную секунду, нам придется наоборот ее отнимать. А это грозит проблемами.

«Раньше у нас никогда не было отрицательной дополнительной секунды; проблема в том, что программное обеспечение должно будет работать с тем, что никогда ранее не тестировалось», — объясняет Уибберли. Компьютеры могут оказаться не готовы к таким изменениям, из-за чего эти, казалось бы, небольшие и простые изменения, грозят огромной головной болью для различных отраслей — от телекоммуникаций до финансового сектора.

Непрерывность времени — основа работы интернета. Как только стабильная подача информации прерывается, все разваливается. Починить это можно, и пугать страшилками о смерти всех компьютеров, как в 2000-м, никто не собирается, однако проблема никуда не пропадает, а на ее решение потребуется немало ресурсов. Повторение секунды или ее пропуск и будут тем самым тригером, который может сломать систему.

Компании, у которых достаточно ресурсов, изобретают свои подходы для преодоления потенциальных проблем. К примеру, Google основал программу Leap Smear, которая «удлиняет» каждую секунду высокосного года, таким образом обеспечивая плавность перехода.

Важно понимать, что время — это лишь конструкт. Хоть он в целом и является правильным, это лишь человеческая попытка адаптироваться, чтобы осмыслить себя и свой опыт во Вселенной. И для человеческой жизни в целом, изменения, о которых говорят ученые, совершенно незначительны — за свою жизнь вы прожили не одну «дополнительную» секунду даже не подозревая об этом. Поэтому, вполне возможно, что для большинства было бы удобнее следовать времени, которое устанавливается именно вращением Земли с его ускорениями и замедлениями, чем высчитывать миллисекунды в атомных часах, какими бы точными они не были.

В конце концов, мы живем в огромной Вселенной, по установленным ею правилам. И кто мы такие, чтобы их ломать, верно?