Среднее долговременное замедление вращения Земли
В 1995 году пара учёных из Даремского университета (Великобритания) и офиса Королевского морского альманаха тщательно изучили историческую информацию о солнечных и лунных затмениях с 700 года до н.э. по 1990 год из Вавилона, Древней Греции, арабских доминионов, Древнего Китая и Европы — все эти цивилизации обладали продвинутыми знаниями астрономии и вели записи о солнечных и лунных затмениях. Анализ исторических данных в совокупности с современной информацией позволил впервые составить график долговременных флуктуаций во вращении нашей планеты. Подтвердилась теория, что Земля вращается не с одинаковой скоростью. Она периодически разгоняется и замедляется, с долговременной тенденцией к постепенному замедлению.
Спустя 21 год те же учёные разработали уточнённый исторический график вращения Земли. В него включены новые исторические данные: примерно на 25% больше информации о солнечных затмениях из Вавилона, а также скорректированные данные о затмениях из Древнего Китая, в которых исправлены неточности из-за ошибок интерпретации. Кроме того, учёные взяли новый архив лунных затмений с 1623 по 2015 годы, который составлен с учётом самых последних и точных эфемерид Луны, положения звёзд и контура Луны во время затмений. Информация получена от Лаборатории реактивного движения НАСА.
После обновления таблиц затмений по результатам исторических записей учёные вычислили разницу между временем затмения по относительному всемирному времени (Universal Time, UT) и по абсолютному земному времени (TT). Земное время — современный астрономический стандарт, разработанный Международным астрономическим союзом для определения времени астрономических наблюдений, сделанных с поверхности Земли. Он разработан согласно гравитационной модели Солнечной системы и не зависит от фактических изменений в скорости вращения Земли.
Дельта времени (?T) в таблице и на графиках соответствует разнице между TT и UT. С середины 1955 года, когда на Земле начали работать высокоточные атомные часы, TT определяется как время по атомным часам (TAI) плюс 32,184 секунды. По шкале TT одни сутки определяются как 86 400 секунд СИ. По шкале UT одни сутки соответствуют среднему значению солнечных суток, исходя из среднего периода обращения Земли вокруг своей оси.
Текущие флуктуации в скорости вращения Земли точно определяются по информации со спутников на земной орбите и взаимному положению Земли и Луны. Лазерные дальномеры позволили точно вычислить приливное ускорение в системе Земля-Луна (n): это ?25.82±0.03???cy?2.
Соответственно, мы можем точно рассчитать теоретическую зависимость скорости вращения Земли от приливного ускорения.
Поэтому ?T для изменения вращения под воздействием приливного ускорения будет со временем изменяться как парабола:
В этой формуле t соответствует юлианским столетиям после 1820 года.
Нужно заметить, что из-за большой массы Луны (примерно 1/81 земной массы) систему Земля-Луна можно рассматривать как двойную планетарную систему, а не как планету со спутником.
Данные с лазерных дальномеров по Луне и информация о приливном ускорении доступна только за последние примерно 50 лет, но эта формула вполне применима к историческим данным астрономических наблюдений, потому что система Земли и Луны не изменилась.
Учёные постарались определить, каким образом на скорость вращения Земли в минувшие века влияли другие неизвестные факторы, кроме приливного ускорения.
Вот как выглядит диаграмма изменения ?T по результатам всех наблюдений до 1600 года, точнее — до полного солнечного затмения 1567 года.
Измерения после 1600 года и тем более после 1700 года с применением более совершенных приборов (телескопов) значительно снизили погрешность измерений.
Вот как выглядит диаграмма изменения ?T по результатам наблюдений c 1623 года по 2015 год.
Если использовать вышеупомянутую параболу и представить её в виде прямой линии, то долговременные флуктуации скорости вращения Земли образуют следующую картину.
Учёные делают вывод, что только приливным ускорением невозможно объяснить флуктуации в скорости вращения Земли. Очевидно, на вращение планеты влияют другие силы. Например, это может быть комбинация гляциоизостазии (вертикальные движения земной поверхности) и гравитационного взаимодействия ядра с мантией Земли.
По результатам анализа всех исторических данных можно вычислить среднее долговременное замедление вращения Земли, которое составляет примерно 1,78 миллисекунды в столетие.
Научная работа и все исходные данные в табличном виде опубликована 7 декабря 2016 года в журнале Proceedings of the Royal Society в открытом доступе для дальнейшей обработки астрономами и астрологами (представители этой псевдонауки тоже предпочитают использовать реальные научные данные).
Комментарии (26)
NumLock
09.12.2016 17:25Замедляется движение земли потому, что тают ледники и увеличивается уровень мирового океана. Вода с полярных льдов начинает равномерно распределятся по планете. Перераспределение массы воды мирового океана изменяет момент инерции земли. Перемещается масса воды от малых радиусов, близким к осям вращения планеты, к большому радиусу на экваторе. По закону сохранения импульса это ведёт к замедлению вращения земли, т.е. увеличению земных суток.
Nekto_Habr
09.12.2016 19:32Хмм, интересно (если верно, конечно, сам я не разбираюсь, но звучит логично).
Если фантазировать — как применить этот принцип чтобы искусственно замедлить Землю? Сформировать вокруг экватора пояс астероидов и притянуть их к поверхности?
Как уже выше прокомментировали Pinsky и Celtis — ужасно охота выспаться)
maxzhurkin
10.12.2016 14:48Чтобы искусственно замедлять Землю, достаточно пользоваться услугами гидроэлектростанций, а мы это уже делаем.
Nekto_Habr
11.12.2016 14:04Можно пояснение для не-физика?
maxzhurkin
11.12.2016 14:26Если коротко, то любое изъятие энергии из систем, связанных с вертикальным перемещением масс, способствует замедлению вращения Земли через приливное ускорение Луны
me21
11.12.2016 20:34Поясните, пожалуйста. Я думал, что ГЭС работает на преобразовании потенциальной энергии воды, а та образуется за счёт нагрева Солнцем и переноса водного пара на более высокие участки. А приливное ускорение тут при чём?
Если бы речь шла о приливных электростанциях, то мне всё было бы понятно.
lexore
10.12.2016 15:13Напоминает вращение яйца на столе.
Сырое яйцо почти не крутится, т.к. жидкость внутри быстро гасит вращение.
А вот сваренное яйцо крутится отлично.
vivlav
11.12.2016 15:18Вращение замедляется луной, из-за приливных сил, (для самой луны уже нет вращения, приливные силы почти «остановили» ее относительно земли). Тот же Плутон и Харон — уже вращаются неподвижно друг относительно друга. Так что, если бы солнце не менялось и луна не отдалялась, то сутки бы стали равными 28 дней.
ababich
09.12.2016 19:19с долговременной тенденцией к постепенному замедлению.
Надо было коснуться интересного вопроса о замедлении.
Ну и чтоб два раза не вставать: как и почему Луна удаляется от Земли.
Desiderio
09.12.2016 20:18> как и почему Луна удаляется от Земли
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%83%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
kauri_39
09.12.2016 21:16А вот такое предположение: рост массы Земли тоже может вызывать замедление её вращения.
Известно, что:
1. В эпоху динозавров сутки длились примерно 23 часа.
2. Вес динозавров, включая летающих, указывает на меньшую силу тяжести в их время.
3. Окаменевшие древние склоны сыпучих пород имеют более крутой угол наклона, что говорит о том же — о меньшей массе Земли.
4. Расхождение материков за счёт роста океанической коры тоже говорит, что Земля расширяется — при неизменной плотности своей материи, как расширяется Вселенная при неизменной плотности энергии физико-космического квантованного вакуума (космологической постоянной).
Есть что возразить по этим пунктам?plan_putina
09.12.2016 23:52Размер динозавров и прочих живтоне вовсе не зависит от массы земли, а всего лишь от количества кислорода в атмосфере. Чем его больше, тем больше можно его сжечь и больше вырасти.
vvzvlad
10.12.2016 15:04Безотносительно предыдущего комментария, все-таки зависит: поддерживающие структуры нельзя растить до бесконечности, а увеличивающийся вес летающих требует все больших затрат на полет и увеличения скорости.
plan_putina
10.12.2016 20:18Я когда писал, что не зависит, не имел ввиду в разы. Несколько процентов.
ptica_filin
09.12.2016 23:15Сейчас точно не могу вспомнить название книги, но об этом я читал ещё в детстве. А книга была ещё советская. Так что эти учёные точно не первые.
Правда, тогда это явление объясняли только воздействием приливных сил.
Kolegg
09.12.2016 23:51Что-то мне кажется сомнительной достоверность данных по древним летописным затмениям китая и вавилона. Не важно насколько продвинутыми были эти цивилизации, они не могли называть время с точностью до нескольких секунд, очень сомневаюсь, что им была доступна даже минутная точность, эту задачу решили только в 18 веке.
maxzhurkin
10.12.2016 20:35Для этого исследования чем дальше в прошлое простираются данные, тем меньшая точность от них требуется
solariserj
10.12.2016 16:50Ну замедление Земли давно известное явление, интересно что при землятрясенниях сутки наоборот убыстряются на 0,01 мс
Pinsky
Есть вероятность, что кто-нибудь из моих потомков, наконец-то, сможет выспаться.
Oplkill
Нет, просто рабочий день увеличится…
TheDeadOne
Одно другому не мешает.