Продолжительность суток не постоянна: она может меняться на несколько миллисекунд, и теперь канадские ученые объяснили, почему это происходит. Исследование опубликовано в научном журнале Nature.
Многие уверены, что сутки всегда длятся ровно 24 часа. Но это не так, по крайней мере если измерять их в миллисекундах, как это делают физики. Около 30 лет ученым известно, что вращение жидкого ядра Земли — которое отслеживается по изменениям магнитного поля — ускоряется на протяжении нескольких десятилетий, а затем замедляется на протяжении еще нескольких. Мантия, скалистая оболочка толщиной 3 тыс. километров, включающая кору, в ответ замедляется, а затем ускоряется, чтобы компенсировать это: угловой момент планеты должен оставаться постоянным. Именно это изменение скорости вращения мантии может сокращать или удлинять сутки на несколько миллисекунд.
Однако как именно ядро и мантия обмениваются угловым моментом, до сих пор ускользало от ученых.
В новом исследовании докторант физики Университета Альберты Хуэйфэн Чжан и профессор Матье Дамберри показали, что небольшие изменения скорости вращения внутреннего ядра — твердой центральной части, которая не является идеально сферической, — создают так называемый «гравитационный крутящий момент» на аномалии массы в мантии, вызывая небольшое колебание длины суток.
Другая форма крутящего момента на границе ядра и мантии создает трение и электромагнитное сопротивление — так называемый крутящий момент границы ядро—мантия, — которые противодействуют гравитационному притяжению и ограничивают изменения длины суток. Именно тонкие сдвиги в балансе между гравитационным крутящим моментом и моментом на границе ядра и мантии в конечном счете ответственны за небольшие изменения длины суток.
Помимо решения этой давней загадки, исследование проливает свет на глубины Земли, включая внутреннее ядро, которое, по словам Чжана и Дамберри, «вязко деформируется» на временном масштабе около 10 лет.
Ранее ученые раскрыл, как изменилась продолжительность дневных суток со времен динозавров.