Китайские ученые установили период вращения земли. Что будет, если Земля перестанет вращаться? Почему вообще происходит вращение

В 123 г. до н.э. Гиппарх открыл явление предварения равноденствий, или прецессию. В 1755 г. Джеймс Брадлей открыл явление нутации оси вращения Земли. Сомнения в постоянстве скорости суточного вращения Земли возникли после открытия Э.Галлеем в 1695 г. векового ускорения движения Луны. Мысль о вековом замедлении вращения Земли под действием приливного трения была впервые высказана И.Кантом в 1755 г. Во второй половине прошлого столетия появились свидетельства нерегулярных изменениях скорости вращения Земли и движения географических полюсов. С тех пор за неравномерностью вращения Земли и движением полюсов ведутся регулярные наблюдения.

Скорость вращения Земли наиболее просто можно охарактеризовать отклонением длительности земных суток от эталонных (86 400 с). Точность атомных (цезиевых) часов столь высока, что с их помощью можно проверить ход часов «Земля». Такая «проверка», ведущаяся в Международном бюро времени с 1955 г., показывает, что часы «Земля» идут не лучшим образом. Они иногда спешат, а иногда отстают.

До создания атомных часов ход часов «Земля» контролировался лишь путем сравнения наблюденных и вычисленных координат Луны, Солнца и планет. Таким путем удалось получить представление об изменении скорости вращения Земли в течение последних трех столетий – с конца XVII в., когда стали вестись первые инструментальные наблюдения за движением Луны, Солнца и планет. Оказывается, что с начала XVIII в. до середины XIX в. скорость вращения Земли менялась мало. Со второй же половины XIX в. по настоящее время наблюдались значительные нерегулярные изменения этой скорости с характерными временами порядка 60–70 лет. Наиболее быстро Земля вращалась около 1870 г., когда длительность земных суток была на 0,003 с короче эталонных, а наиболее медленно – около 1903 г. (земные сутки были длиннее эталонных на 0,004 с). С 1903 по 1934 гг. происходило ускорение вращения Земли, с конца 30-х гг. до 1972 г. наблюдалось замедление, а с 1973 г. по настоящее время Земля ускоряет свое вращение. Колебание угловой скорости вращения Земли, наблюдавшееся в ХХ в. (с 1903 г. по 1972 г.) часто называют 60–70-летним. В XIX в. колебание примерно того же периода имело место с 1845 г. по 1903 г. В более раннюю эпоху 60-70-летние колебания не прослеживаются. Точность определения неравномерности вращения Земли радикально улучшилась с 1955 г., после того как стали использоваться атомные часы. С 1956 г. по 1961 г. вращение Земли ускорялось, с 1962 г. по 1972 г. – замедлялось, а с 1973 г. по настоящее время – снова ускорялось. Замедление вращения Земли, закончившееся в 1972 г., началось в 1935 г. Ускорение, возникшее в 1973 г., вероятно, еще не закончилось и продлится до 2005–2010 гг. Ускорение вращения 1958–1961 гг. и замедление 1989–1994 гг. являются кратковременными флуктуациями. На фоне многолетних изменений хорошо видны сезонные колебания. Скорость вращения Земли бывает наименьшей в апреле и ноябре, а наибольшей – в январе и июле. Январский максимум значительно меньше июльского. Разность между минимальной величиной отклонения длительности земных суток от эталонных в июле и максимальной в апреле или ноябре составляет 0,001 с.

Исследования последних лет показали, что главной причиной сезонной неравномерности вращения Земли является атмосферная циркуляция. Известно, что в среднем атмосфера движется относительно земной поверхности в низких широтах с востока на запад (дуют восточные ветры), а в умеренных и высоких – с запада на восток (преобладают западные ветры). Момент импульса восточных ветров отрицателен, а западных – положителен. Можно было бы думать, что эти моменты компенсируют друг друга, и момент импульса ветров всей атмосферы всегда равен нулю. Однако расчеты показывают, что момент импульса восточных ветров в несколько раз меньше момента импульсов западных ветров. Поэтому момент импульса ветров всей атмосферы не равен нулю и его величина меняется в течение года.

Момент импульса – это такая физическая величина, которая не может возникать или уничтожаться. Она способна лишь перераспределяться. В рассматриваемом случае перераспределение происходит между атмосферой и Землей. Когда момент импульса атмосферы увеличивается, т.е. усиливаются западные ветры или ослабевают восточные ветры, момент импульса Земли уменьшается, т.е. замедляется ее вращение. Когда же момент импульса атмосферы уменьшается (ослабевают западные или усиливаются восточные ветры), вращение Земли ускоряется. Суммарный момент импульса Земли и атмосферы всегда остается неизменным. Этот результат может служить хорошей иллюстрацией того, что закон сохранения момента импульса справедлив не только в физических лабораторных экспериментах, но и в глобальных масштабах в природе.

Факт, что момент импульса ветров всегда положителен, говорит о том, что атмосфера в целом вращается вокруг оси быстрее Земли. Уподобляя движение атмосферы в целом вращению твердого тела, можно сказать, что период обращения атмосферы вокруг оси составляет в апреле и ноябре 23 ч 36 мин, а в августе – 23 ч 45 мин. В среднем за год сутки для атмосферы длятся 23 ч 38 мин, а не 23 ч 56 мин, как для Земли.

Как известно, около 2% всей воды на Земле находится в замерзшем состоянии (в основном в виде льда). Общая масса льда в современную эпоху равна около 28,4∙10 18 кг, причем 90% приходится на ледниковый щит Антарктиды, 9% – на ледник Гренландии и менее 1% составляет масса льда всех остальных горных ледников. Площади ледниковых щитов составляют: в Антарктиде 13,9∙10 12 м 2 , в Гренландии 1,8∙10 12 м 2 , горных ледников – 0,5∙ 10 12 м 2 .

Если известны массы льда в Антарктиде, Гренландии и воды в Мировом океане, то можно вычислить характеристики вращения Земли – координаты полюса и скорость вращения Земли. Если же эти массы неизвестны, но имеются данные о нестабильностях вращения Земли, то можно решить обратную задачу: по координатам полюса и скорости вращения вычислить ежегодные значения масс льда в Антарктиде, Гренландии и воды в Мировом океане.

Масса ледников значительно меняется во времени. Например, 12 тыс. лет назад растаял громадный ледниковый щит, покрывавший в четвертичном периоде почти всю Русскую равнину и значительные пространства Западной Европы и Северной Америки. Во время малого климатического оптимума, который имел место около тысячи лет назад, у ледникового щита Гренландии была существенно меньшая масса, чем ныне. Такое перераспределение влаги между Мировым океаном и ледниковыми щитами неизбежно сопровождалось изменением момента инерции Земли и должно было приводить к какой-то неравномерности вращения Земли и движению полюсов.

Приливные выступы постоянно перемещаются по земной поверхности вслед за Луной и Солнцем – с востока на запад, т.е. в направлении, обратном суточному вращению Земли. Естественно, что при таком перемещении в океанах и в Земле возникают силы трения, которые тормозят вращение планеты. Благодаря этому и должно происходить вековое замедление вращения Земли. Оценки показывают, что из-за этого сутки должны удлиняться на 0,003 с за 100 лет.

Когда 530 млн лет назад на Земле обитали доисторические праживотные, сутки продолжались 21 час. Для динозавров, живших 100 млн лет назад, новый день начинался через 23 часа после предыдущего. Это хорошо заметно по известковым отложениям кораллов. Кораллы ведут нечто вроде календаря, образуя ежедневно новые известковые отложения, толщина которых варьируется в зависимости от времени года.

На основании этого, удалось вычислить, какой временной промежуток отделяет одну весну от другой. Его продолжительность в истории Земли непрерывно сокращалась. 530 млн. лет назад Земля вращалась вокруг своей оси быстрее, чем сегодня, но вокруг Солнца она вращается в постоянном темпе. Год тогда продолжался столько же часов, сколько и сегодня, однако дней в году было 420. За время существования человечества вращение Земли, по свидетельству достоверных источников, продолжало замедляться, утверждает в Journal for the History of Astronomy (т. 39, стр. 229, 2008) Ричард Стефенсон из университета Дарема в Великобритании. Стефенсон опирается на описания сотен солнечных и лунных затмений последних 2700 лет.

Лучше всего замедление вращения Земли подтверждают глиняные таблички дохристианского Вавилона, пишет Стефенсон. Клинописью на глине вавилонские ученые зафиксировали точное место и время небесных явлений. Кроме того, Стефенсон изучал документы китайского и европейского происхождения. В любом месте Земли полное солнечное затмение можно наблюдать примерно один раз в 300 лет.

Часто с высочайшей точностью отмечалось, на какое число и какое время приходилось самое начало солнечного затмения и его окончание. Этих двух данных астроному было достаточно, чтобы определить точное положение Солнца, каким оно было тысячелетия тому назад.

На основании положения Солнца, зафиксированного в исторических источниках, астрономы могут реконструировать процесс торможения родной планеты: правильно задокументированное солнечное затмение позволяет определить соответствующую позицию Земли на пути ее движения вокруг Солнца. Поскольку траектория движения Земли вокруг Солнца никак не связана с ее вращением вокруг собственной оси, отсюда выводится независимая мера времени – так называемое террестрическое время.

Замедление вращения Земли проявляется при сравнении террестрического времени с универсальным. Универсальное время – это общепринятое время, которое зависит от вращения Земли и определяется на основе положения Солнца относительно Гринвича (город в Великобритании). Его постоянно приходится подводить назад, определенное количество лет между концом одного года и началом следующего добавляется одна секунда.

На основании исторических документов Ричарду Стефенсону удалось определить соотношение двух времен. Террестрическое и универсальное время расходятся тем сильнее, чем более давно происходило то или иное солнечное затмение .

Следовательно, за тысячелетие сутки становятся длиннее почти на две тысячных секунды. Измерения, произведенные спутниками за последние десятилетия, подтверждают соответствующую скорость замедления. Получается, что во времена расцвета Вавилона сутки были короче сегодняшних на четыре сотых секунды. Тем не менее, Стефенсон смог зафиксировать это минимальное отклонение благодаря накоплению ошибки в универсальном времени. С 700 г. до н.э. прошло примерно миллион суток, которые были чуть короче, чем сегодня – сегодня обычные часы пришлось бы переставить примерно на 7 часов.

Ускорение вращения Земли, начавшееся в 1973 г., закончится, вероятно, в 2005–2010 г. Поэтому можно ожидать, что в ближайшие годы наступит период замедления вращения Земли и начнется новая климатическая эпоха. Это означает, что в одних районах земного шара станет теплее и суше, а в других – прохладнее и вл ажнее.

Частично материал взят из http://elkin52.narod.ru/astro/sem/sem.htm

По данным исследователей из лаборатории реактивного движения НАСА, продолжительность суток на нашей планете стала короче. Речь идет об 1,26 микросекунды. А причиной стало землетрясение в Чили. Прокомментировал эту новость для радио старший научный сотрудник Астрономического института имени Штейнберга Владимир Сурдин.

"Вести ФМ": Владимир Георгиевич, здравствуйте!

Сурдин: Добрый день!

"Вести ФМ": Расскажите, пожалуйста, как такое вообще возможно? Чем это грозит?

Сурдин: Новость эта вполне обычная. Перемещение масс внутри тела Земли постоянно приводит к небольшим вздрагиваниям нашего земного шара и к изменению длины суток. Но это явление многим знакомо, а в последние дни каждый из нас видел его по телевизору, когда смотрел выступления фигуристов в Ледовом дворце. Помните, когда фигурист разбрасывает руки в стороны, его вращение замедляется? А если он хочет ускорить вращение, он притягивает руки к себе. То есть перемещение массы внутри тела приводит к тому, что скорость вращения меняется. То же самое с Землей.

Микросекунда, на длительность которой привело землетрясение, это очень мало. Это одна миллионная доля секунды. В течение года скорость вращения Земли меняется примерно на одну миллисекунду, то есть в тысячу раз больше. К этому приводят, например, мощные ветры, которые дуют в течение года от экватора к полюсам, мощные потоки воды, морские течения. Или даже такое красивое явление, как зимнее или осеннее опадение листвы с деревьев. Все это приводит к перемещению масс относительно центра Земли и немножечко влияет на вращение земного шара. Эти вещи совершенно незаметно происходят ни для нас, ни для Земли, ни для погодных явлений.

"Вести ФМ": Какие-то последствия бывают?

Сурдин: Нет, конечно. Скорее, наоборот. Погодные явления, такие, как ветры, морские течения, приводят к изменению вращения Земли. А сама она просто реагирует на эти явления. Я должен заметить, что вращение Земли - не очень постоянная вещь. Астрономы давно уже отказались считать Землю надежными часами. Мы с вами живем по атомному времени, по атомным стандартам. Но постоянно корректируем наше гражданское время, чтобы атомные часы не сильно расходились с вращением Земли. Примерно раз в год, иногда даже два раза в год, приходится вставлять лишнюю секунду. Целую секунду времени в наш отсчет гражданского времени, чтобы оно соответствовало вращению Земли.

А вот, скажем, за миллионы лет вращение Земли очень сильно изменяется. В эпоху динозавров сутки длились на час короче, чем нынешние сутки. Постепенно Земля замедляется. На ее вращение влияют Луна и Солнце. И, скажем, через миллиард лет вращение Земли будет таким, что сутки будут около 30 часов длиться. В этом нет ничего необычного. Земля не одинока во Вселенной, она чувствует влияние на себя со стороны других планет.

"Вести ФМ": А что касается землетрясения, которое привело к этой сбивке, насколько оно должно быть сильным? Помните, недавно было землетрясение на Гаити? Ведь получается, там тоже было сильное землетрясение, но сообщений о том, что как-то изменилось время, не было.

Сурдин: Чилийское было более мощным. Просто на Гаити это землетрясение произошло под густонаселенным городом. А чилийское землетрясение не так сильно затронуло большие города Чили. Оно было более мощным, почти 9 баллов по шкале Рихтера - это довольно высокий балл. И, естественно, в коре Земли произошло смещение, это те напряжения, которые накопились за последние месяцы во время движения плит Земли, они, так сказать, разрядились. Земля вздрогнула, пришла в более спокойное состояние. Вот это вздрагивание как раз привело к тому, что немножко скорость вращения Земли изменилась. Это настолько маленькая величина, что ее измерить-то астрономам очень трудно. Я замечу, что ученые НАСА ведь не по измерениям, а по теоретическим расчетам назвали эту величину.

"Вести ФМ": Как они определили ее?

Сурдин: Просто уже накопился такой большой массив данных за последние полтора столетия, что мы меряем скорость вращения Земли, мы уже неплохо знаем модель внутреннего строения Земли и знаем, как сильно каждое землетрясение влияет на смещение пластов земных и на вращение Земли. Если вы откроете астрономические книжки, то увидите точные измерения скорости вращения Земли и колебания с периодом в год, о которых я говорил, это от зимы к лету, с периодом в несколько месяцев - это характерные циклоны, которые переносят массы воздуха. Эти вещи легко измерить. Я думаю, мы проследим, как на самом деле изменилось вращение Земли в результате чилийского землетрясения. Это просто интересно для науки, но абсолютно безопасно для населения.

"Вести ФМ": А может ли ощутимо сбиться движение Земли в силу каких-то факторов? Может быть, землетрясения или метеорит, пролетающий рядом?

Сурдин: Если это будет метеорит такого масштаба, как тот, что вызвал вымирание динозавров 65 миллионов лет назад, вращение изменится заметнее, но тоже не настолько сильно, чтобы этот как-то повлияло на погоду. Скорее всего, сам метеорит вызовет более мощные разрушения. Нет, Земля - очень большая планета, на нее трудно и со стороны повлиять, и, например, изнутри.

Но должен сказать, что в жизни некоторых планет, например, в жизни Марса, были очень сильные перестройки. Например, полюса на Марсе - Северный и Южный полюс - скорее всего, в свое время легли на экватор, то есть планета повернулась на 90 градусов. И сегодня старые марсианские полюса лежат тоже в районе экватора. Вот это действительно мощная перестройка, которая затронула всю планету. Земле это не грозит. У Земли очень устойчивое вращение, его стабилизирует Луна. И я даже не представляю, какое космическое явление могло бы серьезно затронуть вращение Земли.

Скорость вращения планеты зависит от изменения климата. Сегодня ветра ускорили бег планеты...

На скорость вращения Земли воздействуют разные факторы. Например, если ветра замедляются, планета крутится быстрее, чтобы сохранить угловой момент. В ноябре 2009 года, однако, сыграло нечто другое. Виновником оказалось антарктическое циркумполярное течение, опоясывающее континент. Стивен Маркус и его коллеги из Лаборатории реактивного движения НАСА (США) и Института физики Земли (Франция) заметили, что 8 ноября 2009 года оно резко замедлилось. Измерения точной продолжительности дня показали, что одновременно Земля слегка ускорилась, придя в себя 20 ноября - вместе с течением, сообщает science.compulenta.ru. Подобное наблюдалось впервые.

Никто не знает наверняка, почему течение замедлилось, но доктор Маркус считает, что это произошло из-за атмосферных изменений. За два дня до этого ветра, дующие в том же направлении, тоже притихли. Через два дня после того, как они вернулись к нормальной жизни, так же поступило и течение. Его коллеги из Лаборатории реактивного движения считают, что на скорость ветра мог повлиять сдвиг территории Эль-Ниньо. Кроме того, планета может начать вращаться быстрее из-за повышение уровня. Когда вода скопится на полюсах, в районе земной оси повысится масса, и вращение Земли ускорится,она закрутится как волчок.

...А год назад - скорость вращения Земли затормозилась

Кстати, почти год назад, 25 февраля 2011 года, ученые Анкориджа (США) напугали прямо противоположным сообщением, опубликованным в Weekly World News. Тогда они обнаружили замедление вращения Земли и предсказывали, что Земля прекратит вращаться через всего три года! «Замедление приведет к устойчиво более длительным дням и ночам и может вызвать все от пагубных наводнений и землетрясений до массового голодания», - уверял геофизик Джозеф Дженковски. - Это – безусловно самая серьезная и непосредственная проблема, теперь стоящая перед человечеством.

Ученые долго полагали, что вращение Земли замедляется. Считается, что три миллиарда лет назад, день длился приблизительно 13 часов, в то время как теперь одно полное вращение Земли на ее оси занимает 23 часа, 56 минут и 4.091 секунды. Сначала считали, что замедление было постепенным, с длиной земного дня, увеличиваясь только на 0.02 секунд в столетие. Но новые измерения якобы показали, что изменения во вращении Земли стали более существенными, чем когда-либо прежде. Согласно пугающим вычислениям профессора Дженковски, вращение Земли прекратится до полной остановки к 16 января года 2013.

Невероятно, это превратится в постоянный день на одной стороне земного шара и постоянную ночь на другом! - восклицал профессор на своих пресс-конференциях. - Те люди, которые по стечению обстоятельств, окажутся на темной стороне Земли, окажутся в мрачном, холодном мире вечной черноты. Фактически вся жизнь растений – которая зависит от фотосинтеза – умрет в течение нескольких коротких недель, приводя к остановке деятельности в сельском хозяйстве и голоду, который когда-либо испытывал человеческий род. Но жизнь также не будет сладкой для оставшихся в живых на дневной стороне земного шара. Вообразите волчок, медленно вращающийся – прежде чем он остановится, он начинает колебаться. Та же самая вещь случится с нашей планетой, заставляя континентальные пластины смещаться. Результатом будут массивные приливные волны и землетрясения, в которых умрут миллиарды».

Кроме того, под «Всемирным временем» может подразумеваться одна из его версий (UT0, UT1 и т. д.). Поэтому в специализированной литературе принято указывать, что имеется в виду под ΔT , например «DTD - UT1», что означает «Динамическое земное время минус Всемирное время версии UT1».

Несмотря на некоторые изменения в определении, физический смысл ΔT не меняется - это разница между идеальным равномерно текущим временем и «временем», определённым по вращению Земли (которое замедляется, причём неравномерно).

О неравномерности вращения Земли вокруг своей оси

Всемирное время (UT) является шкалой времени, основанной на суточном вращении Земли , которое не вполне равномерно на относительно коротких интервалах времени (от дней до столетий), и поэтому любые измерения времени, основанные на такой шкале, не могут иметь точность лучше чем 1: 10 8 . Однако основной эффект проявляется на больших временах: на масштабах столетий приливное трение постепенно замедляет скорость вращения Земли примерно на 2,3 мс /сутки /век . Однако есть и другие причины, изменяющие скорость вращения Земли. Самой важной из них являются последствия таяния материкового ледникового щита в конце последнего ледникового периода . Это привело к уменьшению мощной нагрузки на земную кору и послеледниковой релаксации, сопровождающейся распрямлением и поднятием коры в приполярных областях - процесс, который продолжается и сейчас и будет продолжаться пока не будет достигнуто изостатическое равновесие. Этот эффект послеледниковой релаксации приводит к перемещению масс ближе к оси вращения Земли, что заставляет её вращаться быстрее (закон сохранения углового момента). Полученное из этой модели ускорение составляет около −0,6 мс/сутки/век. Таким образом, полное ускорение (на самом деле замедление) вращения Земли, или изменение длины средних солнечных суток составляет +1,7 мс/сутки/век. Эта величина хорошо соответствует среднему темпу замедления вращения Земли за последние 27 столетий.

Земное время (TT) является теоретически равномерной временной шкалой, определенной так, чтобы сохранить непрерывность с предшествующей равномерной шкалой эфемеридного времени (ET). ET основана на независимой от вращения Земли физической величине , предложенной (и принятой к применению) в 1948-52 с намерением получить настолько однородную и не зависящую от гравитационных эффектов временную шкалу, насколько это возможно было в то время. Определение ET опиралось на солнечные таблицы (англ.) русск. Саймона Ньюкома (1895), интерпретированные новым образом, чтобы учесть определенные расхождения в наблюдениях.

Таблицы Ньюкома служили основой для всех астрономических солнечных эфемерид с 1900 по 1983 год. Изначально они были выражены (и в таком виде опубликованы) в терминах среднего времени по Гринвичу и средних солнечных суток , однако позднее, в особенности в отношении периода с 1960 по 1983 г., они трактовались как выраженные в рамках ET, в соответствии с принятым в 1948-52 предложением о переходе к ET. В свою очередь, ET могло теперь рассматриваться в свете новых результатов как шкала времени максимально близкая к среднему солнечному времени на интервале 1750 и 1890 (с серединой около 1820 года), поскольку именно в этом интервале проводились наблюдения, на основании которых были составлены таблицы Ньюкома. Хотя шкала TT является строго однородной (основана на единице секунды СИ , и каждая секунда строго равна каждой другой секунде), на практике она реализуется как Международное атомное время (TAI) с точностью около 1: 10 14 .

Определение дельта Т из наблюдений

Время, определяемое положением Земли (точнее, ориентацией Гринвичского меридиана относительно фиктивного среднего Солнца), является интегралом от скорости вращения. При интегрировании с учётом изменения длины суток на +1,7 мс/сутки/век и выборе начальной точки в 1820 году (примерная середина интервала наблюдений, использованных Ньюкомом для определения длины суток), для ΔT получается в первом приближении парабола 31×((Год − 1820)/100)² в секунд. Сглаженные данные, полученные на основе анализа исторических данных о наблюдениях полных солнечных затмений дают значения ΔT около +16800 с в −500 году, +10600 с в 0, +5700 с в 500, +1600 с в 1000 и +180 с в 1500. Для времени после изобретения телескопа ΔT определяются из наблюдений покрытий звезд Луной , что позволяет получить более точные и более частые значения величины. Поправка ΔT продолжала уменьшаться после 16 века, пока не достигла плато +11±6 с между 1680 и 1866 года. В течение трех десятилетий до 1902 она оставалась отрицательной с минимумом −6,64 с, затем начала увеличиваться до +63,83 с в 2000 году. В будущем ΔT будет увеличиваться с нарастающей скоростью (квадратично). Это потребует добавления все большего числа секунд координации к Всемирному координированному времени (UTC) , поскольку UTC должно поддерживаться с точностью в одну секунду относительно равномерной шкалы UT1. (Секунда СИ , используемая сейчас для UTC, уже в момент принятия была немного короче, чем текущее значение секунды среднего солнечного времени. ) Физически нулевой меридиан для Универсального времени оказывается почти всегда восточнее меридиана Земного времени как в прошлом, так и в будущем. +16800 с или 4⅔ часа соответствуют to 70° в.д. Это означает, что в −500 году вследствие более быстрого вращения Земли солнечное затмение происходило на 70° восточнее положения, которое следует из расчетов с использованием равномерного времени TT.

Все значения ΔT до 1955 года зависят от наблюдений Луны, связанных либо с затмениями либо с покрытиями . Сохранение углового момента в Системе Земля-Луна требует, чтобы уменьшение углового момента Земли вследствие приливного трения передавался Луне, увеличивая её угловой момент, что означает, что её расстояние до Земли должно увеличиваться, что, в свою очередь, вследствие третьего закона Кеплера приводит к замедлению обращения Луны вокруг Земли. Приведенные выше значения ΔT предполагают, что ускорение Луны, связанное с этим эффектом составляет величину dn /dt = −26"/век², где n - средняя угловая сидерическая скорость Луны. Это близко к лучшим экспериментальным оценкам для dn /dt, полученным в 2002 году: −25,858±0,003"/век² , и поэтому оценки ΔT, полученные ранее исходя из значения −26"/век², принимая во внимание неопределенности и эффекты сглаживания в экспериментальных наблюдениях, можно не пересчитывать. В наше время UT определяется по измерению ориентации Земли по отношению к инерциальной системе отсчета, связанной с внегалактическими радиоисточниками, с поправкой на принятое соотношение между сидерическим и солнечным временем. Эти измерения, проводимые в нескольких обсерваториях, координируются Международной службой вращения Земли (IERS).

Величины дельта Т

Для 1900-1995 годов значения приведены согласно «Астрономия на персональном компьютере», четвёртое издание, 2002 год, Монтенбрук О., Пфеглер Т., для 2000 года - из английской Вики.

Вычисление дельта Т

Приближенная формула для вычисления дельта Т

где
32,184 секунд - разница между и TAI ,
10 секунд - разница между TAI и UTC на начало 1972 года,
N - количество введенных с 1972 года секунд координации .

Формула дает погрешность не более 0,9 секунд. Например, на начало 1995 года было введено 19 секунд координации и формула дает ΔT=61,184 секунд, что лишь на 0,364 секунды превышает табличное значение.

Точная формула для вычисления дельта Т

Из бюллетеня А (Bulletin - A) Службы вращения земли IERS можно узнать разность между TAI и UTC (зависит от количества секунд координации, величина меняется редко) и между UT1 и UTC (величина постоянно меняется, в бюллетене даётся на полночь ежесуточно), тогда дельта Т можно вычислить точно по формуле:

Приблизительная формула вычисления дельта Т на будущее

Рассчитать дельта Т на будущее можно только приблизительно, ввиду того, что изменение вращения Земли недостаточно изучено. Тем не менее для расчёта, например, пути прохождения тени от солнечного затмения или времени покрытия звёзд Луной делать хотя бы приблизительный расчёт необходимо. Фред Эспеньяк (англ.) русск. при расчёте солнечных затмений на период 2005-2050 годов пользовался формулой

где y - год, для которого определяется дельта Т.

Скорость вращения нашей планеты постепенно замедляется

Цунами высотой несколько километров, сокрушительные смерчи, ураганы, вулканы и землетрясения. Все это ждет нашу планету при незначительном изменении продолжительности суток..

Почему Земля вращается?

Однозначного ответа на этот вопрос у ученых нет до сих пор. Существует множество гипотез, но самая правдоподобная заключается в том, что Землю заставили вращаться солнечный ветер, неправильная форма и время.

Наша планета не всегда была круглой и ровной. На этапе своего формирования она напоминала снежок, который слепил ребенок. На ее поверхности было множество впадин и гор. Все эти неровности играли роль своего рода паруса для солнечного ветра. В результате за миллионы лет Земля начала вращаться вокруг своей оси с привычной нам скоростью.

Кстати, процесс замедления вращения планеты и увеличения продолжительности суток связан с тем, что эти факторы на Землю больше не действуют. Атмосфера и магнитное поле защищают земной шар от солнечного ветра и космической радиации, поэтому скорость вращения замедляется, но это торможение столь незначительно, что в рамках человеческой жизни незаметно.

В десять раз медленнее…

«Почему в сутках только 24 часа?», - часто слышим мы риторический вопрос от тех, кто ничего не успевает. А так ли плохо это? Что будет, если в сутках будет на 24, а 25 часов?

Сутки – период обращения Земли вокруг своей оси – очень важная константа. От которой зависит не только смена дня и ночи, но и жизнь на нашей планете. Изменение в продолжительности дня в один час жители Земли, скорее всего, не заметят. А вот если вращение планеты замедлится в десять раз, то нас ждет катастрофа библейского масштаба.

Скорость вращения Земли на экваторе составляет 1666 км/час. По мере приближения к полюсам скорость снижается из-за уменьшения радиуса планеты относительно оси ее вращения. Например, на широтах Москвы этот показатель составляет уже 1200 км/час. Как мы знаем из курса школьной физики, скорость вращения определяет величину центробежной силы, которая действует на все тела, расположенные на поверхности вращающегося тела, Земля исключением не является.

Оценить влияние центробежных сил может любой желающий при помощи обычных весов. Человек, весивший в Москве 50 килограммов, в Эквадоре будет весить примерно 49,5 килограммов. «Снижение веса» произойдет за счет центробежной силы, которая действует в противоположную от силы гравитации сторону и стремится выкинуть человека в открытый космос.

Итак, представим, что завтра Земля начала вращаться в десять раз медленнее. Сутки увеличились до 240 часов, а скорость вращения на планете упала до 150 км/час. Физик из NASA Стен Оденвальд утверждает, что такая остановка планеты способна убить все живое на ее поверхности. Все объекты по инерции полетят с запада на восток, как в резко затормозившем поезде пассажиры падают с полок. Скорость этого «полета» будет превышать 1000 километров в час. Для сложных форм жизни, к которым относится и человек, это верная смерть.

Вода в океанах также продолжит двигаться по инерции со скоростью 1500 км/час, это приведет к образованию гигантских цунами, которые обрушатся на опустевшие континенты. Немного позже взбунтуется и атмосфера. В ней произойдут те же явления, что и в мировом океане. Под действием инерции воздушные массы продолжат свое движение и будут образовывать неслыханные смерчи и ураганы. Инерционные процессы продолжатся и внутри планеты. Хаотичное движение жидкой магмы и ядра породят землетрясения и извержения вулканов.

Когда буйство стихий успокоится, облик планеты изменится до неузнаваемости. Вода океанов, которая сейчас распределяется благодаря центробежным силам, устремится к полюсам. На экваторе образуется единственный материк, который будет опоясывать планету. Европа, в том числе Россия, Австралия, Северная Америка, часть Южной Америки уйдут под воду. Впрочем, горевать по этому поводу будет уже некому.

Все сложные формы жизни погибнут. Выживут только простейшие организмы, которым придется пройти путь эволюции с самого начала, приспосабливаясь к новым условиям среды. Но восстановится ли жизнь на Земле после замедления ее вращения – большой вопрос.

Дело в том, что вращение планеты создает вокруг нее электромагнитное поле, которое защищает все живое от губительной космической радиации. С уменьшением скорости вращения эта защита ослабеет настолько, что радиоактивные частицы будут достигать поверхности.

… а теперь быстрее

Увеличение скорости вращения земли с точки зрения физики событие маловероятное, но все же мы рассмотрим, что произойдет с планетой, если ее скорость вращения увеличится в 10 раз.

В первую очередь изменится центробежная сила, на экваторе эта сила будет всего лишь в три раза меньше силы гравитации планеты. Соответственно вес всех тел на экваторе уменьшится более чем на 30 %. На самом деле планета не является твердым телом, физик Стен Оденвальд утверждает, что планеты больше похожи на жидкость. Поэтому под действием центробежной силы форма Земли значительно изменится.

Наша голубая планета растянется по экватору и приобретет форму эллипсоида, ее диаметр по экватору будет почти в 2,5 раза больше диаметра по полюсам. Кстати, именно этот эффект не позволит разогнаться планете более чем в 10 раз. Чем дальше масса находится от оси вращения, тем медленнее это вращение. Этот эффект видел каждый, кто когда-либо смотрел фигурное катание. Если фигурист прижимает руки к телу во время выполнения элементов вращения, то скорость увеличивается, и наоборот.

Тот же эффект будет и с Землей. Увеличение диаметра по экватору замедлит скорость вращения и не позволит разогнать планету более чем в 10 раз. Кстати, если бы этого эффекта не было и можно было бы раскрутить наш «шарик» в 17 раз быстрее, чем он вращается сейчас, то центробежная сила сравнялась бы с гравитационной, и на экваторе наступила бы невесомость. Но вернемся к миру, где сутки сократились в десять раз. Изменение формы Земли и снижение веса не единственные изменения. Из-за возросшей силы Кориолиса атмосфера Земли потеряет стабильность, ураганы будут бушевать постоянно. Большая часть воды скопиться на экваторе. В результате глубина океана в этом месте будет составлять 150-200 километров! То есть вся суша в экваториальном, тропическом и субтропическом поясах уйдет под воду. А вот на месте северных морей будет почва.

Но, несмотря на катастрофичность изменений, планета останется обитаемой. Как ни странно, пережить увеличение скорости вращения сложным формам жизни будет намного проще, чем замедление.

Остановка возможна

В качестве одного из возможных вариантов апокалипсиса ученые называют именно замедление вращения планеты вплоть до полной ее остановки. Причина в том, что Земля под действием приливных сил, которые возникают благодаря Луне, замедляется на 2 миллисекунды в год. Уже через 140 млн лет в сутках будет 25 часов. Хотя до полной остановки планеты человечество не доживет. Через 5 млрд лет Солнце превратится в красного гиганта и поглотит Землю.