Чи справді час іде швидше: вчені довели, що доба справді не завжди має 24 години

Різниця настільки мала, що людина її не відчує: йдеться лише про кілька мілісекунд. Але точні вимірювання показують, що протягом десятиліть обертання планети то незначно прискорюється, то сповільнюється. Одне з пояснень цього процесу може ховатися за тисячі кілометрів під нашими ногами.

Тверде внутрішнє ядро Землі трохи змінює швидкість обертання, а його гравітаційна взаємодія з мантією може змушувати зовнішні шари планети реагувати у протилежний бік, зазначає Університет Альберти. Тобто навіть звичні 24 години певною мірою залежать від того, що відбувається у самому центрі Землі.

Чому земна доба не завжди триває однаково?

Коли говорять про 24-годинну добу, мають на увазі зручну для нашого життя одиницю часу. Реальне обертання Землі складніше: швидкість планети може дуже незначно змінюватися, а разом із нею змінюється і тривалість дня. Ці коливання вимірюються мілісекундами.

Що відбувається з часом / Фото unsplash

Однак якщо простежити за ними протягом десятиліть, виявляється певна закономірність. Приблизно три десятиліття дослідникам відомо, що рух глибоких шарів Землі не залишається незмінним.

Спостереження за магнітним полем показали, що рідка частина ядра може протягом кількох десятиліть поступово прискорюватися, а потім так само сповільнюватися. Мантія при цьому поводиться протилежно. Коли внутрішні частини планети прискорюють обертання, кам'яниста мантія, разом із якою рухається і земна кора, зовсім трохи сповільнюється.

Коли ядро втрачає швидкість, мантія, навпаки, може прискоритися. Причина пов'язана зі збереженням кутового моменту Землі. Планета фактично перерозподіляє рух між своїми внутрішніми шарами: якщо одна частина отримує трохи більше, інша має віддати відповідну частку. Масштаб цього обміну надзвичайно малий, але його достатньо, щоб тривалість доби змінилася на кілька мілісекунд. Довгий час залишалося інше питання: що саме змушує ядро і мантію так обмінюватися рухом?

Як внутрішнє ядро може "потягнути" за собою всю мантію?

У центрі Землі розташоване тверде внутрішнє ядро. І воно не є ідеальною гладкою кулею з абсолютно рівномірно розподіленою масою. Хуейфен Чжан з Університету Альберти та професор Матьє Дамберрі припускають, що невеликі зміни в обертанні внутрішнього ядра можуть створювати так званий гравітаційний момент.

Простіше кажучи, нерівномірно розподілена маса внутрішнього ядра гравітаційно взаємодіє з неоднорідностями мантії. Коли положення та швидкість ядра трохи змінюються, цей гравітаційний зв'язок здатний дуже слабко прискорювати або сповільнювати мантію. При цьому товщина мантії становить приблизно 3 тисячі кілометрів.

Тож ідеться не про рух якогось невеликого фрагмента породи, а про надзвичайно слабку зміну обертання величезної частини планети. Гравітація, однак, діє не сама. На межі ядра і мантії виникають інші сили, зокрема електромагнітна взаємодія та опір, які працюють у протилежному напрямку. Вони не дозволяють гравітаційному впливу безперешкодно змінювати швидкість зовнішніх шарів Землі.

Саме баланс між цими силами, за запропонованою моделлю, може створювати ті крихітні коливання обертання, які зрештою додають або забирають у земної доби кілька мілісекунд. Робота дає ще одну несподівану підказку про сам центр планети. Хоча внутрішнє ядро тверде, воно може бути значно динамічнішим, ніж це випливає зі звичайного уявлення про твердий металевий шар. За розрахунками дослідників, внутрішнє ядро здатне "в'язко деформуватися" на часових масштабах приблизно десяти років. Тобто під дією величезних сил його форма може повільно змінюватися, попри твердий стан.

У повсякденному житті все це нічого не змінює: годинник і надалі відраховуватиме звичні 24 години. Але фізична Земля не підлаштовується під наш циферблат – її обертання трохи змінюється, а причиною частини цих коливань може бути рух матерії майже за 6 тисяч кілометрів під поверхнею.