Длительность суток на Земле никогда не бывает абсолютно одинаковой и изменяется на несколько миллисекунд в масштабе десятилетий. Канадские физики изучили физический механизм, который заставляет планету то ускорять, то замедлять вращение. Об этом сообщается в статье в научном журнале Nature, которую перевела интернет-газета «ЖУК».
Учёным уже около тридцати лет известно, что жидкая масса внешнего ядра Земли периодически изменяет скорость своего движения, что отражается в изменениях магнитного поля планеты. Согласно законам физики, общий момент вращения Земли должен оставаться неизменным. В результате этого мощной каменной оболочке планеты — мантии, толщиной около трёх тысяч километров — приходится компенсировать колебания в движении недр, что приводит к периодическим ускорениям и замедлениям поверхности Земли. Однако точный механизм передачи импульса между глубокими слоями и земной корой до сих пор был неясен.
Хуйфэн Чжан и профессор Матье Дюмберри из Альбертского университета в Канаде обнаружили, что ключевым элементом этого процесса является твёрдое внутреннее ядро Земли, которое имеет небольшие отклонения от идеальной сферической формы. Даже незначительные изменения в скорости вращения этого ядра создают мощный гравитационный крутящий момент. Эта сила воздействует на плотные массы внутри мантии, вызывая микроскопические сдвиги в длительности суток.
Одновременно на границе между ядром и мантией действует противоположный фактор. Жидкий металл, перемещаясь, испытывает механическое трение и электромагнитное торможение, что ограничивает влияние гравитации и предотвращает резкие изменения длительности суток. Баланс между гравитационным притяжением твёрдого ядра и торможением на границе с мантией определяет амплитуду миллисекундных колебаний продолжительности дня.
Кроме того, учёные выяснили, что твёрдое внутреннее ядро Земли постоянно подвергается деформациям под воздействием нагрузок и изменяет свою форму каждые десять лет.
Понимание механизмов взаимодействия между различными слоями Земли не только объясняет природу миллисекундных колебаний времени, но и позволяет более точно моделировать внутреннее строение планеты. Эти данные также помогают оценить динамику магнитного поля и прогнозировать глобальные геологические процессы, происходящие на глубине в тысячи километров под земной поверхностью.
«Здесь мы показываем, что восстановленное с помощью сейсмологии дифференциальное вращение внутреннего ядра и потоки в ядре, обусловленные изменениями магнитного поля, свидетельствуют о том, что многодесятилетние изменения скорости вращения Земли вызваны в первую очередь гравитационным крутящим моментом, а противодействуют ему электромагнитный и топографический крутящие моменты, что согласуется с результатами моделирования динамо-машины Земли», — говорится в материале.
Исследование провели Хуйфэн Чжан и профессор Матье Дюмберри из Альбертского университета (Канада). Новые данные позволяют точнее моделировать внутреннее строение планеты, оценивать динамику её магнитного поля и прогнозировать глобальные процессы на глубинах в тысячи километров.
Изменения на Земле изучают не только физики, но и астрономы. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», осенью 2026 года российские любители астрономии смогут попытаться наблюдать две кометы. Однако обе они очень слабые: для визуального наблюдения потребуется крупный телескоп и тёмное небо, а надёжнее использовать астрофотографию с длительными экспозициями.