Часу стане більше. Через глобальне потепління швидкість обертання Землі змінюється, і необхідність віднімати секунду з року для синхронізації часу зміститься на кілька років. Що це за високосна секунда, як клімат впливає на рух нашої планети та чому вчені чинять опір продовженню або вкороченню новорічної ночі – читайте у нашому матеріалі.
Навздогін за атомним століттям
Люди тисячоліттями вимірювали час, орієнтуючись на обертання Землі. Через поворот нашої планети навколо своєї осі день змінює ніч. Нахил цієї осі до нашої зірки впливає на кут падіння променів на поверхню Землі, а отже, на сезони в південній і північній півкулі. Не дивно, що люди визначали секунду як частку часу (а точніше, 1/86 400) від доби, яку витрачає планета на оберт навколо своєї осі.
Однак 1967 року ми перейшли на атомний годинник, який вимірює час точніше – за частотою випромінюваного атомами світла. Сьогодні таких годинників у світі близько 450, а їхні синхронізовані показання називаються загальним скоординованим часом. Ось тільки обертання нашої планети, як виявилося, з ним трохи не збігається. Кожної новорічної ночі, коли б’ють куранти, Земля не опиняється в тій самій точці своєї орбіти, що й рік тому.
Компенсувати це мікроскопічне відставання, щоб астрономічна доба продовжувала відповідати календарній, допомагає додавання додаткової секунди (вона ж високосна секунда, вона ж – секунда координації) – так роблять із 1972 року. У теорії її можна і відняти, але поки що такої потреби не було: оберти нашої планети займають дедалі більше і більше часу. Приливне сповільнення і непомітна зміна форми Землі, спричинені дією гравітації між планетою і Місяцем, вимагають вводити додаткові секунди з прискоренням приблизно 64 секунди/століття². Момент для таких коригувань у наші дні оголошує Міжнародна служба обертання Землі. Ця організація існує з 1987 року і базується в Парижі.
В історичному та геологічному масштабі зміщення часу дуже помітне: через нього затемнення, задокументовані тисячі років тому, нечітко збігаються з розрахунками вчених, а 1,4 мільярда років тому земна доба тривала лише 19 годин! Нове дослідження в прямому сенсі ще більше підігріває і без того «гарячу» тему: за розрахунками американського геофізика Дункана Агню з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, потепління впливає на приливні сили настільки, що чергову додаткову секунду доведеться відкласти на три роки.
Місяць, Юпітер і земне ядро
Теорія про те, що варіації земної орбіти впливають на клімат, багато в чому підтверджувалася в останній третині XX століття. В іншій концепції клімат розглядають радше як результат процесів в атмосфері, насамперед вмісту в ній вуглецю. У статті 2009 року Дідьє Пайяра з Університету Париж-Сакле підкреслює, що і фізико-географічний, і астрономічний підходи добре пояснюють вплив різних чинників на клімат, тому потрібно радше об’єднувати їх, а не протиставляти.
Ідею, що зміни земної орбіти можуть запускати або припиняти льодовикові періоди, одним із перших запропонував талановитий сербський математик Мілутін Міланкович ще 1941 року. Він розрахував, що, коли області трохи південніше полярного кола, на 65° північної широти, влітку отримують менше сонячного тепла, лід не тане і з часом накопичується настільки, щоб сформувати льодовиковий щит. Під час заледеніння 21 тисячу років тому в ньому замерзло стільки води, що рівень моря знизився на 120 метрів. Для порівняння: якщо всі льоди Гренландії та Антарктиди розтануть, рівень моря зросте лише на 70 метрів! А що більше накопичується льоду і снігу, то менше поверхня відбиває сонячні промені – і тим складніше їй розтанути знову.
Послідовники теорії Міланковича виявили три цикли, що впливають на клімат. Форма земної орбіти під впливом гравітації Юпітера кожні 96 тисяч років може змінюватися від подібної колу до еліпса. Нахил осі нашої планети повільно коливається між 21,8˚ і 24,4˚ з періодичністю в 41 тисячу років і зараз становить 24,4˚. Нарешті, приливні сили між Землею і Місяцем і «розвороти» орбіти навколо Сонця, що нагадують пелюстки навколо серединки квітки, теж впливають на клімат планети з періодом у 21 700 років.
На додаток до цих механізмів на довжину доби можуть впливати й інші показники, коливання яких займають набагато менше часу. Серед них – течії в рідких шарах ядра планети, що прискорюють ковзання земної кори й, відповідно, обертання Землі. Саме з цієї причини додаткову секунду з сімдесятих років учені вводили рідше, ніж спочатку передбачалося. Невдовзі мало відбутися навіть віднімання координаційної секунди, чого ніколи не траплялося раніше.
Чи можна повернути час назад?
Тим, що на кут падіння сонячних променів і середню температуру впливає положення нашої планети, важко когось здивувати. А ось зворотна залежність – зміна обертання Землі через клімат – не настільки очевидна і не привертала уваги дослідників. Тут цікаве спостереження зробили китайські геофізики, які проаналізували довжину доби з 1972 по 2022 рік. Вони помітили, як швидкість обертання планети навколо своєї осі перестала знижуватися і почала збільшуватися з травня 2020 року. Ці зміни відповідали появі тимчасових теплих течій Ель-Ніньйо і Ла-Нінья, що порушують звичний клімат і температуру океанів. Зміни швидкості обертання на 9% залежали від цих явищ.
Через танення льодів рівень моря і температура води підвищується настільки, що починає впливати на швидкість обертання Землі. Дані з супутників показують, що з початку 90-х років наша планета стає трохи більш «сплюснутою» біля полюсів, ніж була до цього. Це відбувається через те, що льодовики Гренландії та Антарктики потроху тануть, і водні маси зміщуються до екватора. Коли вода переміщається трохи далі від осі планети, її рух сповільнюється – так сповільнюється обертання фігуриста, який витягнув руки в сторони або вперед.
Затримка призводить до того, що наступна координаційна секунда, яку вперше в історії довелося б відняти, відкладається на три роки. І це за умови, що процеси всередині планети, які спричиняють прискорення, триватимуть з тією ж силою. Але гарантувати цього не можна – геофізики поки що не вміють їх точно передбачати.
Але чи варто так турбуватися про те, що «звірку годинників» доведеться відкласти? Навколо координаційної секунди не вщухають суперечки: чи дійсно вона потрібна для цивільних цілей? До появи атомного відліку часу великих проблем така розбіжність не викликала. А для багатьох сфер, від фінансових ринків до телекомунікацій, збої й переналаштування обладнання через додавання, а тим паче віднімання секунди стають справжнім жахом. Тому багато вчених проголосували за те, щоб призупинити координацію астрономічного й «атомного» часу після 2035 року.
Той факт, що людство, прискорюючи глобальне потепління, може впливати навіть на рух нашої планети, викликає у вчених занепокоєння. На думку Дункана Агню, негативні наслідки в цьому випадку переважують зручність для метрологів і хронометристів. «Я досить довго займаюся темою кліматичних змін, щоб і так переживати про них, але новина про перенесення координаційної секунди – це ще один спосіб показати, наскільки серйозною є ця проблема», – вважає він.