لقد ازداد طول أيام الأرض بشكل غامض – لا يعرف العلماء سبب ذلك

كشفت الملاحظات الفلكية الدقيقة ، جنبًا إلى جنب مع الساعات الذرية ، أن طول اليوم يزداد فجأة. العلماء لا يعرفون لماذا.

هذا له تأثيرات حاسمة ليس فقط على ضبط الوقت لدينا ، ولكن أيضًا على أشياء مثل GPS والتقنيات الدقيقة الأخرى التي تحكم حياتنا الحديثة.

تسارع دوران الأرض حول محورها خلال العقود القليلة الماضية. نظرًا لأن هذا يحدد مدة اليوم ، فإن هذا الاتجاه يجعل أيامنا أقصر. في الواقع ، في يونيو 2022 وضعنا رقما قياسيا لأقصر يوم خلال نصف قرن أو نحو ذلك.

ومع ذلك ، على الرغم من هذا الرقم القياسي ، منذ عام 2020 ، تحول هذا التسريع الثابت بشكل غريب إلى تباطؤ. الآن ، تطول الأيام مرة أخرى ، والسبب حتى الآن لا يزال لغزا.

بينما تشير الساعات الموجودة في هواتفنا إلى أن هناك 24 ساعة بالضبط في اليوم ، فإن الوقت الفعلي الذي تستغرقه الأرض لإكمال دورة واحدة يمكن أن يختلف قليلاً. تحدث هذه التغييرات أحيانًا على مدى فترات ملايين السنين ، وأحيانًا أخرى على الفور تقريبًا. على سبيل المثال ، حتى الزلازل وأحداث العواصف يمكن أن تلعب دورًا.

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

الكوكب المتغير باستمرار

تباطأ دوران الأرض على مدى ملايين السنين بسبب تأثيرات الاحتكاك 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 يوم الأرض يقارب 19 ساعة.

على مدار العشرين ألف عام الماضية ، كانت هناك عملية أخرى تعمل في الاتجاه المعاكس ، مما أدى إلى تسريع دوران الأرض. عندما انتهى العصر الجليدي الأخير ، أدى ذوبان الصفائح الجليدية القطبية إلى خفض ضغط السطح ، وبدأ وشاح الأرض يتحرك بثبات نحو القطبين.

مثلما يدور راقص الباليه بشكل أسرع عندما يوجهون أذرعهم نحو أجسامهم – المحور الذي يدورون حوله – يزداد معدل دوران كوكبنا عندما تتحرك كتلة الوشاح هذه بالقرب من محور الأرض. تم تقصير هذه العملية كل يوم بنحو 0.6 مللي ثانية كل قرن.

على مدى عقود وأطول ، تلعب العلاقة بين باطن الأرض وسطحها دورًا أيضًا. يمكن أن تغير الزلازل الكبيرة طول اليوم ، على الرغم من أنها عادة بكميات صغيرة. على سبيل المثال ، يُعتقد أن زلزال توهوكو العظيم عام 2011 في اليابان ، الذي بلغت قوته 8.9 درجة ، قد أدى إلى تسريع دوران الأرض بمقدار ضئيل نسبيًا. 1.8 ميكرو ثانية.

بصرف النظر عن هذه التغييرات واسعة النطاق ، على مدى فترات أقصر ، يكون للطقس والمناخ أيضًا تأثيرات مهمة على دوران الأرض ، مما يتسبب في حدوث اختلافات في كلا الاتجاهين.

تقوم دورات المد والجزر نصف شهرية وشهرية بتحريك الكتلة حول الكوكب ، مما يتسبب في تغيرات في طول اليوم بما يصل إلى ميلي ثانية في أي من الاتجاهين. يمكننا أن نرى اختلافات المد والجزر في سجلات طول اليوم على مدار فترات تصل إلى 18.6 سنة. لحركة غلافنا الجوي تأثير قوي بشكل خاص ، وتلعب تيارات المحيط أيضًا دورًا. يغير الغطاء الثلجي الموسمي والأمطار أو استخراج المياه الجوفية الأمور أكثر.

لماذا تتباطأ الأرض فجأة؟

منذ الستينيات ، عندما بدأ مشغلو التلسكوبات الراديوية حول الكوكب في ابتكار تقنيات ترصد الأجسام الكونية مثل الكوازارات في نفس الوقت، لدينا 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. تنسب إليه:[{” 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.