Из-за глобального потепления скорость вращения Земли меняется, и вычитать секунду из года для синхронизации времени придется реже. Что это за високосная секунда и как климат влияет на движение нашей планеты — в материале «Сноба»
Люди тысячелетиями измеряли время, ориентируясь на вращение Земли. Из-за поворота нашей планеты вокруг своей оси день сменяет ночь. Наклон этой оси к нашей звезде влияет на угол падения лучей на поверхность Земли, а следовательно, на сезоны в южном и северном полушарии. Неудивительно, что люди определяли секунду как долю времени (а точнее, 1/86 400) от суток, затрачиваемых планетой на оборот вокруг своей оси.
Однако в 1967 году мы перешли на атомные часы, которые измеряют время более точно — по частоте излучаемого атомами света. Сегодня таких часов в мире около 450, а их синхронизированные показания называются всеобщим скоординированным временем. Вот только вращение нашей планеты, как оказалось, с ним немного не совпадает. Каждую новогоднюю ночь, когда бьют куранты, Земля не оказывается в той же точке своей орбиты, что и год назад.
Компенсировать это микроскопическое отставание, чтобы астрономические сутки продолжали соответствовать календарным, помогает добавление дополнительной секунды (она же високосная секунда, она же — секунда координации) — так делают с 1972 года. В теории ее можно и вычесть, но пока такой необходимости не было: обороты нашей планеты занимают все больше и больше времени. Приливное замедление и незаметное изменение формы Земли, вызванные действием гравитации между планетой и Луной, требуют вводить дополнительные секунды с ускорением примерно 64 секунд/век². Момент для таких корректировок в наши дни объявляет Международная служба вращения Земли. Эта организация существует с 1987 года и базируется в Париже.
В историческом и геологическом масштабе смещение времени очень заметно: из-за него затмения, задокументированные тысячи лет назад, нечетко совпадают с расчетами ученых, а 1,4 миллиарда лет назад земные сутки длились всего 19 часов! Новое исследование в прямом смысле еще больше подогревает и без того «горячую» тему: по расчетам американского геофизика Дункана Агню из Калифорнийского университета в Сан-Диего, потепление влияет на приливные силы настолько, что очередную дополнительную секунду придется отложить на три года.
Теория о том, что вариации земной орбиты влияют на климат, во многом подтверждалась в последней трети XX века. В другой концепции климат рассматривается скорее как результат процессов в атмосфере, в первую очередь содержания в ней углерода. В статье 2009 года Дидье Пайяра из Университета Париж-Сакле подчеркивает, что и физико-географический, и астрономический подход хорошо объясняют воздействие разных факторов на климат, поэтому нужно скорее объединять их, а не противопоставлять.
Идею, что изменения земной орбиты могут запускать или прекращать ледниковые периоды, одним из первых предложил талантливый сербский математик Милутин Миланкович еще в 1941 году. Он рассчитал, что, когда области немного южнее полярного круга, на 65° северной широты летом получают меньше солнечного тепла, лед не тает и со временем накапливается настолько, чтобы сформировать ледниковый щит. Во время оледенения 21 тысячу лет назад в нем замерзло столько воды, что уровень моря понизился на 120 метров. Для сравнения: если все льды Гренландии и Антарктиды растают, уровень моря возрастет только на 70 метров! А чем больше накапливается льда и снега, тем меньше поверхность отражает солнечные лучи — и тем сложнее ей растаять вновь.
Последователи теории Миланковича обнаружили три цикла, влияющих на климат. Форма земной орбиты под воздействием гравитации Юпитера каждые 96 тысяч лет может меняться от близкого к окружности до эллипса. Наклон оси нашей планеты медленно колеблется между 21,8˚ и 24,4˚ с периодичностью в 41 тысячу лет и сейчас составляет 24,4˚. Наконец, приливные силы между Землей и Луной и «развороты» орбиты вокруг Солнца, напоминающие лепестки вокруг серединки цветка, тоже влияют на климат планеты с периодом в 21 700 лет.
В дополнение к этим механизмам на длину суток могут влиять и другие показатели, колебания которых занимают гораздо меньше времени. Среди них — течения в жидких слоях ядра планеты, ускоряющие скольжение земной коры и, соответственно, вращение Земли. Именно по этой причине дополнительную секунду с семидесятых годов ученые вводили реже, чем изначально предполагалось. Вскоре должно было произойти даже вычитание координационной секунды, чего никогда не случалось раньше.
Тем, что на угол падения солнечных лучей и среднюю температуру влияет положение нашей планеты, трудно кого-то удивить. А вот обратная зависимость — изменение вращения Земли из-за климата — не настолько очевидна и не привлекала внимания исследователей. Здесь интересное наблюдение сделали китайские геофизики, проанализировавшие длину суток с 1972 по 2022 год. Они заметили, как скорость оборота планеты вокруг своей оси перестала снижаться и начала увеличиваться с мая 2020 года. Эти изменения соответствовали появлению временных теплых течений Эль-Ниньо и Ла-Нинья, нарушающих привычный климат и температуру океанов. Изменения скорости вращения на 9% зависели от этих явлений.
Из-за таяния льдов уровень моря и температура воды повышается настолько, что начинает влиять на скорость вращения Земли. Данные со спутников показывают, что с начала 90-х годов наша планета становится чуть более «сплюснутой» у полюсов, чем была до этого. Это происходит из-за того, что ледники Гренландии и Антарктики понемногу тают, и водные массы смещаются к экватору. Когда вода перемещается чуть дальше от оси планеты, ее движение замедляется — так замедляется вращение фигуриста, вытянувшего руки в стороны или вперед.
Задержка приводит к тому, что следующая координационная секунда, которую впервые в истории пришлось бы вычесть, откладывается на три года. И это при условии, что вызывающие ускорение процессы внутри планеты продолжатся с той же силой. Но гарантировать этого нельзя — геофизики пока не умеют их точно предсказывать.
Но стоит ли так беспокоиться о том, что «сверку часов» придется отложить? Вокруг координационной секунды не утихают споры: действительно ли она нужна для гражданских целей? До появления атомного отсчета времени больших проблем такое расхождение не вызывало. А для многих сфер, от финансовых рынков до телекоммуникаций, сбои и перенастройки оборудования из-за добавления и тем более вычета секунды становятся настоящим кошмаром. Поэтому многие ученые проголосовали за то, чтобы приостановить координацию астрономического и «атомного» времени после 2035 года.
Тот факт, что человечество, ускоряя глобальное потепление, может воздействовать даже на движение нашей планеты, вызывает у ученых беспокойство. По мнению Дункана Агню, негативные последствия в этом случае перевешивают удобство для метрологов и хронометристов. «Я достаточно долго занимаюсь темой климатических изменений, чтобы и так переживать о них, но новость о переносе координационной секунды — это еще один способ показать, насколько серьезна эта проблема», — считает он.