Истончение ледяных щитов на полюсах замедляет вращение планеты, что грозит сбоем всемирного координированного времени

Таяние ледяных массивов в Гренландии и Антарктиде из-за глобального потепления может повлиять на угловую скорость Земли – быстроту и направления вращения планеты, от которых зависит продолжительность суток. Что, в свою очередь, может создать проблему для синхронизации времени компьютерных сетей – и всех глобальных цифровых процессов, – свидетельствует публикация в научном журнале Nature.

Международный хронометраж

Стандарт измерения времени исторически был связан со скоростью вращения Земли, которая при детальном изучении оказалась не очень стабильной величиной. И в 1967 году стандарт времени стал определяться атомным временем и атомными часами – надежным квантовым переходом между двумя состояниями атома цезия (погрешность – 1 секунда за миллион лет). Но моряки по-прежнему полагались на Солнце и звезды для навигации, и им нужен был стандарт времени, который оставался бы каким-то образом привязанным к вращению Земли.

Поэтому было решено, что новая международная система отсчета, известная как всемирное координированное время ( UTC ), будет устанавливаться атомными часами, но – в соответствии с углом вращения Земли, который известен как всемирное время ( UT1 ).

И с 1972 года UTC запрограммированно корректировался: всякий раз, когда расхождение между двумя стандартами приближалось к одной секунде, эта дополнительная секунда добавлялась.

А теперь скорость вращения Земли из-за ускоренного таяния полярных ледяных шапок нестандартно изменилась, повысив вероятность того, что вскоре может потребоваться беспрецедентная «отрицательная» дополнительная секунда (то есть не добавление, а удаление дополнительной секунды, с чем метрологи сталкиваются впервые) – устрашающая перспектива в мире, зависящем от последовательного хронометража (хотя столь же устрашающий миллениум мы благополучно пережили).

Как говорится в публикации – это создаст беспрецедентную проблему для синхронизации времени компьютерных сетей. Атомные часы позволили разработать замечательные технологии, такие как спутниковая навигация; атомные часы на борту спутников регулируют их хронометраж, и удаление дополнительной секунды предполагает риск сбоев.

Фото: Вадим Штрих / GeoPhoto

Объяснение процессов от профессора геофизики Гарвардского университета  Джерри X. Митровицы

Вращение Земли – несовершенный хронометрист. Это несовершенство незаметно для человека, но исключительная точность атомных часов ясно показывает, что время, необходимое планете для совершения одного полного оборота, меняется изо дня в день. В тысячелетнем масштабе изменения во вращении Земли отражают совокупный эффект трех геофизических процессов. Во-первых, трение между океанской водой и морским дном – как на мелководье, так и на глубине океана – постепенно замедляет вращение Земли. Этот эффект известен как приливная диссипация. Во-вторых, с тех пор, как закончился последний ледниковый период, Земля претерпела изменения в форме, которые увеличили скорость ее вращения. Эти продолжающиеся изменения вернули планете форму, более сферическую, чем та сплюснутая форма, которую она принимала, когда в ее полярных регионах существовали массивные ледяные щиты. Третий геофизический процесс – взамодействие между железным ядром Земли и ее внешней каменистой мантией и корой, которое означает, что любое изменение в состоянии ядра должно быть уравновешено изменением в мантии и коре.

Хотя индивидуальный вклад каждого процесса недостаточно определен, общее воздействие известно точно: оно привела к увеличению периода вращения Земли на 6 миллионных долей секунды в год. Это замедление может показаться тривиально незначительным, но его эффект ответственен за явление, известное как ошибка часов. Эта ошибка описывает несоответствие во времени затмений: события, записанные древними астрономами, по-видимому, происходили в моменты, отличающиеся от тех, которые были предсказаны, исходя из предположения, что скорость вращения Земли оставалась неизменной с древних времен. Погрешность часов увеличивается с возрастом затмения и достигает около 4 часов – для затмений, которые наблюдались 2500 лет назад.

Теперь таяние льдов вследствие изменений климата снижает угловую скорость быстрее, чем раньше, что может удлинить земной день. Вращение нашего мира замедляется вследствие перераспределения массы с полюсов в более низкие широты.

Хотя прирост времени будет незначительным для людей, это изменение может сказаться на сетевых вычислениях, работе финансовых рынков и других сферах, где нужен исключительно точный хронометраж.