 |
Мы привыкли считать, что сутки всегда равны 24 часам, или 86 400 секундам. Однако Земля вращается неравномерно, поэтому реальные сутки могут быть на несколько тысячных долей секунды длиннее или короче.
Для человека эта разница незаметна, но она важна для спутниковой навигации, космических аппаратов и систем точного времени.
Гражданские сутки отсчитываются атомными часами и всегда состоят из 86 400 практически неизменных секунд. Астрономические сутки зависят от того, сколько времени Земле требуется для полного оборота. Этот показатель постоянно немного меняется и обычно измеряется в миллисекундах.
Причина в том, что Земля не является идеально твёрдым шаром. На скорость её вращения влияют движение атмосферы и океанов, приливы, таяние льда, перемещение подземных вод, процессы в мантии и жидком ядре, землетрясения, а также притяжение Луны и Солнца.
Когда масса планеты перераспределяется, меняется и скорость вращения. Это похоже на фигуриста: прижав руки к телу, он вращается быстрее, а разведя их — медленнее.
В течение года продолжительность суток может изменяться примерно на одну миллисекунду. Зимой Земля обычно вращается немного медленнее, а летом — быстрее. Такие сезонные колебания связаны прежде всего с движением атмосферы и океанов.
В долгосрочной перспективе вращение Земли замедляет Луна. Её притяжение создаёт приливы, а трение воды о морское дно постепенно отнимает часть энергии вращения. В результате сутки становятся длиннее. Сейчас средний солнечный день примерно на две миллисекунды превышает стандартные 24 часа.
Однако кратковременные процессы могут, наоборот, ускорять планету. Так, 29 июня 2022 года Земля завершила оборот примерно на 1,59 миллисекунды быстрее обычного. Это был один из самых коротких дней за период наблюдений с использованием атомных часов.
На вращение способны влиять и мощные землетрясения. После землетрясения в Японии в 2011 году продолжительность суток могла уменьшиться примерно на 1,8 микросекунды. Почувствовать такое изменение невозможно, но современные приборы способны его зафиксировать.
Изменение климата также влияет на вращение Земли. Когда лёд Гренландии и Антарктиды тает, вода перемещается ближе к экватору. Масса оказывается дальше от оси вращения, поэтому планета немного замедляется. Эти изменения чрезвычайно малы, но в долгосрочной перспективе становятся измеримыми.
Поскольку атомное время идёт равномерно, а вращение Земли меняется, между ними постепенно возникает расхождение. Чтобы оно не превышало 0,9 секунды, иногда вводится дополнительная секунда: после 23:59:59 может следовать 23:59:60, и только затем начинается новый день.
Вращение Земли измеряют с помощью радиотелескопов, расположенных в разных частях мира. Они одновременно наблюдают далёкие квазары и по времени прихода сигнала определяют положение планеты и скорость её вращения.
Для человека сутки по-прежнему состоят из привычных 24 часов. Но с точки зрения физики каждый оборот Земли немного отличается от предыдущего.