تطول أيام الأرض بشكل غامض – لا يعرف العلماء السبب

كشفت الملاحظات الفلكية الدقيقة ، جنبًا إلى جنب مع الساعات الذرية ، عن إطالة مفاجئة في طول اليوم. العلماء لا يعرفون لماذا.

هذا له آثار مهمة ليس فقط على ضبط الوقت لدينا ، ولكن أيضًا على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتقنيات الدقة الأخرى التي تحكم حياتنا الحديثة.

تزايدت سرعة دوران الأرض حول محورها خلال العقود القليلة الماضية. هذا الاتجاه يقصر أيامنا لأنه يحدد مدة اليوم. في الواقع ، في يونيو 2022 لقد صنعنا رقما قياسيا كان نصف القرن الماضي أو نحو ذلك يومًا أقصر.

ومع ذلك ، على الرغم من هذا الإنجاز ، فمن الغريب أن تلك الوتيرة الثابتة تحولت إلى تباطؤ منذ عام 2020. الآن ، تطول الأيام مرة أخرى ، ولا يزال السبب لغزا.

بينما تشير الساعات الموجودة على هواتفنا إلى أن هناك 24 ساعة بالضبط في اليوم ، فإن الوقت الفعلي الذي تستغرقه الأرض لإكمال دورة واحدة دائمًا ما يكون مختلفًا قليلاً. تحدث هذه التغييرات أحيانًا على مدى ملايين السنين ، وأحيانًا أخرى تحدث بشكل فوري تقريبًا. على سبيل المثال ، يمكن أن تلعب الزلازل والعواصف دورًا أيضًا.

اتضح أن اليوم نادرًا ما يكون الرقم السحري البالغ 86400 ثانية.

كوكب متغير

لقد تباطأ دوران الأرض على مدى ملايين السنين بسبب التأثيرات الاحتكاكية المرتبطة بالمد والجزر التي يقودها القمر. تضيف هذه العملية حوالي 2.3 ميلي ثانية إلى طول كل يوم كل 100 عام. قبل بضعة مليارات من السنين ، كان هناك يوم واحد فقط على الأرض 19 ساعة.

على مدار العشرين ألف عام الماضية ، كانت هناك عملية أخرى تعمل في الاتجاه المعاكس ، مما أدى إلى تسريع دوران الأرض. مع انتهاء العصر الجليدي الأخير ، قلل ذوبان القمم الجليدية القطبية من ضغط السطح ، وبدأ وشاح الأرض في التحرك بثبات نحو القطبين.

مثلما يدور راقص الباليه بشكل أسرع عندما يوجهون أذرعهم نحو أجسامهم – المحور الذي يدورون عليه – يزداد معدل دوران كوكبنا كلما اقترب من محور الأرض. تتباطأ هذه العملية كل قرن بمقدار 0.6 مللي ثانية كل يوم.

على مدى عقود وفترات طويلة من الزمن ، يحدث أيضًا تفاعل بين باطن الأرض وسطحها. يمكن أن تغير الزلازل الكبيرة طول اليوم ، على الرغم من أنها عادة بكميات صغيرة. على سبيل المثال ، يُعتقد أن زلزال توهوكو العظيم في اليابان في عام 2011 ، والذي بلغت قوته 8.9 درجة ، قد أدى إلى تسريع دوران الأرض بمقدار ضئيل نسبيًا. 1.8 ميكروثانية.

بصرف النظر عن هذه التغييرات واسعة النطاق ، فإن الطقس والمناخ على مدى فترات زمنية قصيرة لهما تأثيرات مهمة على دورة الأرض ، مما يتسبب في حدوث اختلافات في كلا الاتجاهين.

تعمل دورات المد والجزر كل أسبوعين وشهرية على تحريك الكتلة حول الكوكب ، مما يتسبب في تغيير طول اليوم بما يصل إلى ميلي ثانية في أي من الاتجاهين. يمكننا أن نرى تغيرات الموجة في السجلات طويلة الأجل حتى 18.6 سنة. لحركة غلافنا الجوي تأثير قوي بشكل خاص ، وتلعب تيارات المحيط أيضًا دورًا. يؤدي الضباب والمطر الموسمي ، أو استخراج المياه الجوفية ، إلى تغيير الأمور أكثر.

لماذا تتباطأ الأرض فجأة؟

ابتداءً من الستينيات ، بدأ مشغلو التلسكوبات الراديوية حول الكوكب في تطوير التقنيات. راقب الأجسام الكونية في نفس الوقت مثل الكوازاراتلدينا تقديرات دقيقة للغاية لمعدل دوران الأرض.

https://www.youtube.com/watch؟v=59Bl8cjNg-Y
يتضمن استخدام التلسكوبات الراديوية لقياس دوران الأرض ملاحظات لمصادر الراديو مثل الكوازارات. دَين:[{” attribute=””>NASA Goddard

A comparison between these measurements and an atomic clock has revealed a seemingly ever-shortening length of day over the past few years.

But there’s a surprising reveal once we take away the rotation speed fluctuations we know happen due to the tides and seasonal effects. Despite Earth reaching its shortest day on June 29, 2022, the long-term trajectory seems to have shifted from shortening to lengthening since 2020. This change is unprecedented over the past 50 years.

The reason for this change is not clear. It could be due to changes in weather systems, with back-to-back La Niña events, although these have occurred before. It could be increased melting of the ice sheets, although those have not deviated hugely from their steady rate of melt in recent years. Could it be related to the huge volcano explosion in Tonga injecting huge amounts of water into the atmosphere? Probably not, given that occurred in January 2022.

Scientists have speculated this recent, mysterious change in the planet’s rotational speed is related to a phenomenon called the “Chandler wobble” – a small deviation in Earth’s rotation axis with a period of about 430 days. Observations from radio telescopes also show that the wobble has diminished in recent years. Perhaps the two are linked.

One final possibility, which we think is plausible, is that nothing specific has changed inside or around Earth. It could just be long-term tidal effects working in parallel with other periodic processes to produce a temporary change in Earth’s rotation rate.

Do we need a ‘negative leap second’?

Precisely understanding Earth’s rotation rate is crucial for a host of applications – navigation systems such as GPS wouldn’t work without it. Also, every few years timekeepers insert leap seconds into our official timescales to make sure they don’t drift out of sync with our planet.

If Earth were to shift to even longer days, we may need to incorporate a “negative leap second” – this would be unprecedented, and may break the internet.

The need for negative leap seconds is regarded as unlikely right now. For now, we can welcome the news that – at least for a while – we all have a few extra milliseconds each day.

Written by:

• Matt King – Director of the ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science, University of Tasmania
• Christopher Watson – Senior Lecturer, School of Geography, Planning, and Spatial Sciences, University of Tasmania

This article was first published in The Conversation.