Таяние полярных шапок на Земле начинает менять продолжительность суток
Анализ, проведенный ученым из Калифорнийского университета в Сан-Диего показал, что тающие ледяные шапки замедляют вращение Земли. И без учета изменения климата, вращение Земли замедляется. Поэтому раз в несколько лет к продолжительности суток добавляют секунду. Это делается с 1972 года для согласования официального времени атомных часов со временем, основанным на скорости вращения Земли. Но теперь добавление новой секунды к суткам может быть отсрочено на три года.
Казалось бы, ну какая разница — секундой больше, секундой меньше. А вот оказывается, что синхронизация работы компьютерных систем, в том числе спутниковой навигации, крайне критична к точности, и секунда — это много.
Анализ, проведенный ученым из Калифорнийского университета в Сан-Диего показал, что тающие ледяные шапки замедляют вращение Земли. И без учета изменения климата, вращение Земли замедляется. Поэтому раз в несколько лет к продолжительности суток добавляют секунду. Это делается с 1972 года для согласования официального времени атомных часов со временем, основанным на скорости вращения Земли. Но теперь добавление новой секунды к суткам может быть отсрочено на три года.
«Растаяло достаточно льда, чтобы сдвинуть уровень моря настолько, что мы действительно можем видеть, как это повлияло на скорость вращения Земли», — говорит Дункан Агнью, геофизик из Океанографического института Скриппса в Ла-Хойе, Калифорния, и автор исследования.
Согласно его анализу, глобальное потепление отодвинет необходимость еще одной дополнительной секунды с 2026 на 2029 год. Дополнительные секунды вызывают такой большой хаос в вычислительной технике, что ученые проголосовали за то, чтобы совсем избавиться от них, но не раньше 2035 года. Исследователи особенно опасаются следующей дополнительной секунды, потому что в первый раз это, скорее всего, будет не дополнительная, а пропущенная секунды, то есть одни сутки станут короче. .
«Мы не знаем, как справиться с потерей одной секунды. Вот почему метрологи времени обеспокоены», — говорит Фелиситас Ариас, бывший директор отдела времени Международного бюро мер и весов в Севре, Франция.
С точки зрения метрологии трехлетняя задержка «является хорошей новостью», говорит она, потому что даже если отрицательная дополнительная секунда все еще необходима, это произойдет позднее, и до 2035 года будет меньше дополнительных секунд, чем ожидалось.
Но это не следует рассматривать как аргумент в пользу глобального потепления, говорит Агнью. — «Негативные аспекты все перевешивают».
Синхронизация часов
В Антарктиде становится все теплее
Unsplash
На протяжении тысячелетий люди измеряли время, используя вращение Земли, и секунда стала определяться как доля суток — того времени, которое необходимо планете для одного оборота вокруг своей оси. Но с 1967 года атомные часы, которые тикают с использованием частоты света, излучаемого атомами, стали более точными хронометрами, чем вращение Земли. Сегодня официальное время на Земле, известное как Всемирное координированное время (UTC), определяет совокупность из примерно 450 атомных часов, расположенных в разных странах, а дополнительные секунды используются каждые несколько лет, чтобы поддерживать UTC в соответствии с естественным днем на планете.
Атомные часы лучше отслеживают время, чем Земля, потому что они стабильны на протяжении миллионов лет, тогда как скорость вращения планеты меняется. В своем анализе Агнью использовал математические модели, чтобы выявить вклад известных геофизических явлений во вращение Земли и предсказать их влияние на будущие дополнительные секунды.
Многие метрологи ожидали, что дополнительные секунды будут только добавлены, потому что в масштабе миллионов лет вращение Земли замедляется, а это означает, что иногда минута по всемирному координированному времени должна составлять 61 секунду, чтобы позволить Земле догнать показания атомных часов. Это замедление скорости вращения планеты вызвано приливными силами Луны, воздействующими на океаны. Это также объясняет, например, почему затмения 2000 лет назад были зарегистрированы в другое время дня по сравнению с тем, которое мы могли бы ожидать на основе сегодняшней скорости вращения, и почему анализ древних отложений показывает, что 1,4 миллиарда лет назад продолжительность суток составляла около 19 часов.
Но и в более короткие сроки геофизические явления заставляют скорость вращения колебаться, говорит Агнью. Прямо сейчас на скорость вращения Земли влияют токи в жидком ядре планеты, которые с 1970-х годов привели к увеличению скорости вращения внешней коры. Это означает, что добавленные дополнительные секунды требуются реже, и если тенденция сохранится, то дополнительную секунду необходимо будет удалить из UTC.
Анализ Агнью показывает, что это может произойти позже, чем предполагалось ранее, из-за изменения климата. Данные спутников, регистрирующих гравитацию Земли, показывают, что с начала 1990-х годов планета стала менее сферической и более сплюснутой, поскольку лед Гренландии и Антарктиды частично растаял и масса воды переместилась от полюсов к экватору. Точно так же, как вращающийся фигурист замедляется, раскинув руки (и ускоряется, прижимая руки к телу), этот поток воды от полюсов замедляет вращение планеты.
Агнью обнаружил, что без эффекта таяния льда отрицательная дополнительная секунда потребовалась бы на три года раньше, чем прогнозируется сейчас. «Деятельность человека оказывает глубокое влияние на изменение климата. Отсрочка дополнительной секунды — это лишь еще один пример», — говорит Цзяньли Чен, геофизик из Гонконгского политехнического университета.
Проблемы с точностью
Метрологи приветствовали бы отложенную дополнительную секунду. Дополнительные секунды уже являются «большой проблемой», поскольку в обществе, которое все больше ориентируется на точное время, скачкообразное изменение времени приводит к серьезным сбоям в вычислительных системах, говорит Элизабет Донли, возглавляющая отдел времени и частоты в Национальном институте стандартов и технологий США в Боулдере, штат Колорадо.
Беспрецедентная отрицательная дополнительная секунда может оказаться еще хуже. «Во всех существующих компьютерных кодах это не учитывается», — говорит Донли.
Продолжительность земных суток
Статья Агнью полезна для прогнозирования, но Донли говорит, что все еще существует высокая неопределенность относительно того, когда потребуется отрицательная дополнительная секунда. Расчеты основаны на том, что ускорение Земли продолжается с нынешними темпами, но активность во внутреннем ядре практически невозможно предсказать, предупреждает Кристиан Бизуар, астрогеофизик из Международной службы вращения Земли и систем отсчета в Париже, которая отвечает за принятие решения о том, когда вводить дополнительную секунду.
Агнью надеется, что наблюдение за влиянием изменения климата на хронометраж побудит некоторых людей к действию. «Я занимаюсь изменением климата уже долгое время, и это еще один повод для беспокойства», — говорит ученый.
