Pokud jste letos v létě nedosáhli tolik, kolik jste doufali, můžete obviňovat síly daleko za kontrolu: několik z těchto psích dnů, jedním opatřenímpatří mezi nejkratší, jaký jste kdy prožili.
Pro většinu historie lidstva máme měřený čas S sluncem, jak stoupá a zapadá – v podstatě přes zemskou orientaci na vesmír obklopující nás. Ale porovnejte tuto techniku s Moderní, nadměrné časové míryA brzy zjistíte, že každý den se v rozsahu tisíce sekundy liší trochu na délku. Letos v létě se přidává několik faktorů, aby se hrst otočení Země – ty, které se vyskytují 10. července, 22. července a 5. srpna – více než milisekundu rychlejší než průměr za posledních několik desetiletí.
Ano, existují vědci, jejichž úkolem je sledovat tyto věci; Ne, tímto vývojem se nijak zvlášť nezajímá. „Je to velmi malý jev,“ říká Christian Bizouard, astronom v Pařížské observatoři a primární vědec v Mezinárodním středisku Země Orientace rotace a referenčních systémů. „Není nic mimořádného (děje se).“
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Bizouard má samozřejmě bod – nikdo si nevšimne, že slunce stoupá do milisekundy dříve nebo později, než bychom jinak mohli očekávat. Sledování rotace Země na tuto úroveň přesnosti je však nezbytné, protože nespočet aspektů moderního života spoléhá na naši schopnost určit umístění do metru a vysoce přesná navigace GPS vyžaduje, aby satelity věděli přesně, kde jsou porovnány s rysy na zemském povrchu.
Bizouard a jeho kolegové tedy sledují orientaci Země ve vesmíru. Za tímto účelem získali astronomy po celé planetě, aby monitorovali sbírku asi 300 objektů, říká především světlé, velmi vzdálené, supermassive-černé otvorové objekty známé jako jako kvasary. Celý den, každý den, páry vzdálených observatoří naladěných na rádiové vlnové délky světla na jejich konkrétním objektu. Měřením neshody načasování mezi světlem přijatým na každé stanici mohou vědci vypočítat přesné umístění observatoří a následně planetu.
Takto vědci vědí, že doba potřebná doba, kterou potřebuje dokončit jednu rotaci, se mírně liší. Ale proč Liší se rychlost planety? I když si nikdy nevšimnete jejich ztráty, chybějící milisekundy nám nabízejí nahlédnutí do složitých zvláštností planety, na které žijeme – tak je sledujeme.
Oficiálně, Čas je definován vibracemi atomu cesia za sekundu devět miliard86 400 sekund za den. Nepohodlně se chování Země neřídí atomy cesia. Fyzika tvrdí, že jako pevný předmět pohybující se ve vakuu by se Země měla neustále otáčet stejnou rychlostí, pokud nějaká vnější síla nezasahuje, říká Duncan Agnew, geofyzik v Scripps Institution of Oceanography.
Země však není docela jednoduchý pevný předmět a má poměrně velký měsíc, který může poskytnout vnější sílu. To znamená, že několik různých faktorů může ovlivnit rychlost rotace Země.
Dva z těchto faktorů – jádro a atmosféra—Keda ovlivňuje rotaci Země pod podobným principem. Celková rychlost rotačního systému zemského systému musí zůstat stabilní, takže pokud se změní pohyb součásti, musí se celková planeta kompenzovat. „Součet všech rotací musí přispět ke stejné věci,“ říká Agnew. „Pokud se část Země zpomalí pomaleji, musí další část jít rychleji.“
Vezměte například jádro Země a skrývejte se pod tím, co považujeme za pevnou půdu, po které chodíme. Pouze vnitřní část jádra je ve skutečnosti pevná;; Zbytek je tekutý. „Je tu tato obří koule roztaveného železa o velikosti měsíce uvnitř Země,“ říká Agnew. Všechno, co se tekutý kov (tam je malý nikl se smíchán se železem) se pohybuje a vytváří magnetické pole, které nás chrání z mnoha mnoha rizik prostoru.
Aktivita jádra je docela tajemství. Region ve skutečnosti není tak daleko – méně než 2 000 mil od povrchu, blíže než New York City je z Los Angeles – ale nemůže být přímo přístupný, a proto je velmi obtížné pochopit. V posledních desetiletích z jakéhokoli důvodu Spin jádra se zpomalilnutit zbytek Země, aby urychlil, aby kompenzoval.
„Jádrem je to, co se mění, jak rychle se Země otáčí v obdobích 10 let na stovky let,“ říká Agnew. „Jádro se zpomaluje posledních 50 let a v důsledku toho se Země zrychluje.“ (Tato zrychlení je součástí toho, proč časoměřiči neprovedli Umělý skok—A taktika používaná každoročně během malých úseků konce 20. století – od roku 2016 a neočekávejte, že brzy.)
Podobný jev se odehrává v zemské atmosféře. Stejně jako jádro je i atmosféra tekutinová hmota – a ačkoli je to velmi složitá, vědci mají do něj mnohem lepší vhled než do nepolapitelného jádra. Atmosféra se mění s ročními obdobími, když sluneční záření nepřiměřeně spadá do různých částí planety.
Každý ze severní a jižní polokoule má primární polární proud proudu, řeku silného větru tekoucího ze západu na východ, který putuje na sever a na jih, když nese počasí kolem planety. Kvůli topografii Země a vlivu oceánských proudů je proud jižní polokoule celkově silnější než severní polokoule. A každý proud proudu je nejrychlejší během zimy jeho polokoule a v místním létě poněkud zpomaluje. Zkombinujte tyto faktory a léto severní polokoule vidí malý pokles celkových rychlostí západního větru (ty, které teče na západ na východ), říká Agnew – probíhá pevné Zemi, aby rychleji točila směrnice, aby kompenzovala.
Tento atmosférický efekt je důvodem, proč se rychlost rotace mění v ročním cyklu, přičemž dny, kdy se Země otáčí nejrychleji tendenci se shlukovat v létě na severní polokouli, zejména červenec a srpen.
Do té míry, že jádro vysvětluje dekadální změny a atmosféra vysvětluje každoroční, Měsíc vysvětluje tisíciletí a denní rozdíly v rychlosti rotace Země.
V Geologic Timescales se rotace Země zpomaluje kvůli přílivovým vlivům měsíce na vodu, která naplňuje oceány naší planety. Gravity Měsíce se rozkládá na vodu kolem a způsobuje nekonečné tření mezi oceánem a mořským dnem. „To zpomaluje Zemi, protože Země měla oceány,“ říká Agnew.
Tento trend se nezaregistruje lidem, ale postupem času je účinek docela patrný. Asi před 70 miliony let, krátce předtím Vyhynutí nonviánských dinosaurůDen byl například asi půl hodiny kratší, než je dnes. Vítr hodiny ještě dále zpět, na 245 milionů let, když na scénu přišli poprvé dinosauři a den trval trochu více než 22 a půl hodiny, vědci vypočítali.
Měsíc způsobuje druhý jev, který ovlivňuje rotaci Země na lidském časovém měřítku. Beachgoers to dobře vědí Gravitace měsíce způsobuje denní a nízké přílivy mořeA pevná Země stoupá a padá trochu také v reakci na Měsíc, i když ne zdaleka tak znatelně.
Oběť Měsíce se však nerovná s rovníkem Země: cesta našeho stálého společníka je ve srovnání se zemí trochu nakloněná. Z tohoto důvodu přílivové boule putují na sever a na jih v průběhu smyček měsíce kolem Země. Když je Měsíc přímo nad rovníkem, přílivové boule jsou také, a proto je jejich hmota dále od ose rotace planety; Když je Měsíc nejvzdálenější sever nebo jih, bouchy se pohybují od rovníku, o něco blíže k ose spinu planety. Toto se spojuje do stejné fyziky jako rotující ledová bruslař s nataženými pažemi, když objímají hrudník, aby se zrychlili – rychlost rotace zrychluje jen vlasy, když je měsíc v nejsevernějším nebo nejjižnějším bodě na své oběžné dráze, přibližně každé dva týdny.
Všechny tyto faktory se kombinují pro pozoruhodně komplikovaný stav rotace Země: zpomaluje se v geologickém čase kvůli tření oceánu, ale v posledních desetiletích se kvůli jádru zrychluje a jeho rychlost rotace se každé léto mírně zvyšuje z atmosféry a každé dva týdny od severojistiného hádky měsíce.
Změny dávají takový dobrý smysl, pokud jde o fyziku, že vědci jako Bizouard jsou schopni považovat změny rotace Země za samozřejmost. A vědci mají určité pochopení ročních a týdenních změn v míře rotace Země, což jim umožňuje očekávat rychlé letní dny. Záhady jádra Země však těmto odborníkům zabraňují sebevědomě mapování, jak se rotace Země změní do budoucnosti. „Nedokážeme nic předvídat,“ říká Bizouard.
Vědci samozřejmě stejně vydávali předpovědi. Jak se léto přiblížilo, mysleli si, že 5. srpna může být Nejkratší den rokuPlné 1,5 milisekundy kratší než obvykle. Současné odhady stále naznačují, že tento den bude o mnohem kratší a že 18. srpna může být dalším uchazečem o nejrychlejší rotaci roku. Pro srovnání, nejkratší den rotace v posledních letech byl 5. července 2024, kdy jsme prohráli 1,66 milisekund.
Ano, pravděpodobně jste nyní strávili více času zabalením své mysli kolem nejrychlejších dnů Země, než jste kdy ztratili s nejasnostmi rotace naší planety; Vím, že mám. Řekněme tomu dalším důvodem, proč žijeme na nejpozoruhodnější planetě.
