Сколько часов в земных сутках?

Знаменитая «Песенка про медведей» из кинокомедии «Кавказская пленница» еще долго будет вводить нас в заблуждение. Но не гипотезой о том, что вращение нашей планеты поддерживают белые медведи, которые трутся спиной о земную ось. А антинаучной фразой «Вертится быстрей Земля». Ведь измерения показывают — происходит как раз обратное. Поэтому правильно следует петь «Вертится медленнее Земля». Или «Тормозит быстрей Земля».

Если серьезно, то сутки и правда удлиняются. За этим следят и отдельные ученые, и специально созданная организация — Международная служба вращения Земли (IERS), которая расположена в Париже. IERS время от времени распоряжается продлевать сутки — обычно на секунду. С 1972 года таких добавок и соответствующих «переводов стрелок» было уже больше 20. При сохранении тенденции лишние секунды спасать уже не будут, а придется переделывать циферблат.

В конце прошлого года ученые Колумбийского университета США опубликовали в журнале Astrobiology выводы своих исследований о том, что состав атмосферы экзопланеты может влиять на скорость ее нагрева и охлаждения. Например, озон, образующийся из кислорода под действием ультрафиолетового излучения, хорошо поглощает солнечный свет и помогает «разогреть» планету. Поэтому кислород, выделяемый гипотетическими жизненными формами, населяющими экзопланету, может быть преобразован в озон, который, изменив режим нагрева атмосферы планеты родительской звездой, окажет тем самым воздействие на скорость вращения планеты, слегка ускорив ее вращение вокруг собственной оси.

Вывод — присутствие жизни на Земле влияет на скорость вращения планеты вокруг собственной оси.

В настоящее время Земля вращается вокруг собственной оси с периодом 23 часа 56 минут 4,091 секунды, однако раньше наша планета вращалась с периодом всего лишь 2-3 часа. Со временем вращение планеты замедлилось по причине так называемого «приливного торможения», вызываемого действием гравитации со стороны Луны и Солнца. Однако, как считают ученые кафедры астробиологии Колумбийского университета США во главе с Калебом Шарфом, частично компенсировать гравитационное воздействие, замедляющее вращение Земли, способна атмосфера планеты.

Под действием излучения Солнца на дневной стороне Земли атмосфера нагревается и становится менее плотной, в то время как на ночной, холодной стороне планеты плотность атмосферы повышена. Это создает «рычаг» для гравитационного воздействия, благодаря которому, как считают Шарф и его коллеги, происходит замедление торможения вращения Земли гравитацией Луны.

Существует ряд гипотез о причинах торможения вращения Земли, которое началось очень давно.

Ученые из британского Даремского университета собрали и обобщили огромный массив исторических данных о вращении Земли – с 780 года до нашей эры и до 2015 года. Точные измерения продолжительности суток начались с введением Международного атомного времени в 1962 году, а до этого они опирались на данные астрономии, археологии, геофизики и просто исторические свидетельства.

Анализ включал в себя теоретические расчеты времени прошлых лунных и солнечных затмений, которые сопоставлялись с летописными хрониками – древнекитайскими, вавилонскими, греческими, египетскими, средневековыми. В результате, удалось выяснить, что в течение последних тысячелетий точное время наступления затмений понемногу расходится с расчетным, указывая на то, что за столетие день удлинялся примерно на 2 миллисекунды.

Как выяснили ученые, причиной замедления вращения является не внутреннее трение, возникающее под воздействием приливных сил и Луны, а глобальное перераспределение масс, которое продолжается со времен последнего ледникового периода. В том числе влияние имеет таяние полярных льдов и изменение уровня океана. Также влияние на вращение могут оказывать и сложные, не совсем понятные электромагнитные взаимодействия между ядром и мантией планеты, а также землетрясения.

Изменение длины дня в течение геологического времени было проверено экспериментально, благодаря подсчёту кольцевых линий у ископаемых кораллов. Кораллы откладывают на своём внешнем скелете в виде колец карбонат кальция; цикличность отложения колец связана как с дневным освещением, так и с периодичными сезонными изменениями: в 1963 году американский палеонтолог Джон Уэллс  открыл, что по кольцевым образованиям на эпитеке кораллов можно определить количество дней в году той эпохи, когда эти кораллы жили. Учитывая изменение продолжительности года и экстраполируя назад во времени замедление скорости вращения Земли благодаря влиянию Луны, можно также определить продолжительность суток в тот или иной геологический период.

ВремяГеологический периодЧисло дней в году

Длина суток

Сегодня Четвертичный 36524 часа

100 млн лет назад Юра 38023 часа

200 млн лет назад Пермь 39022,5 часов

300 млн лет назад Карбон 40022 часа

400 млн лет назад Силур 41021,5 часов

500 млн лет назад Кембрий 42520,5 часов

Проведенные расчеты показали, что промежуток, отделяющий одну весну от другой, сокращался непрерывно – на всем протяжении истории Земли. Полмиллиарда лет назад Земля вращалась вокруг своей оси быстрее, чем сегодня, но вокруг Солнца она обращается с неизменной скоростью, так что год тогда длился столько же часов, как и сегодня, да только дней в году было значительно больше – 425.

Чтобы узнать продолжительность суток до эпохи возникновения кораллов, учёным пришлось прибегнуть к помощи синезелёных водорослей. С 1998 года китайские исследователи из Тяньцзиньского института геологии и минеральных ресурсов проанализировали более 500 ископаемых строматолитов возрастом 1,3 млрд. лет, росших некогда возле экватора и погребённых на горах Яньшань. Согласно полученным результатам, учёными был сделан вывод, что 1,3 млрд. лет тому назад (в Докембрийскую эпоху) земные сутки длились 14,91—16,05 часов, а год состоял из 546—588 дней.

За последние годы продолжительность суток почти не увеличилась: Земля вращалась вокруг оси практически с постоянной скоростью. Возможно, сыграло роль смещение масс в недрах Земли. Оно ускорило вращение планеты, компенсировав торможение, вызываемое Луной.

4,5 миллиарда лет длится «торможение» Земли Луной, которая притягивает к себе всё, что попадает в её гравитационное поле. Земля, «тормозимая» Луной, все медленнее вращается вокруг своей оси, замедляясь на 0,00164 секунды ежедневно.

Какие законы Вселенной синхронизировали вращение Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси?

Почему Луна постепенно удаляется от Земли — примерно на 4 см в год? При этом её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.

Через сколько лет Луна покинет Землю?

Подобных вопросов можно задать множество, но ответов на них пока нет. Как сказал Лектор Никадилов в фильме «Карнавальная ночь»: «…это науке неизвестно, наука ещё пока не в курсе дела». ?