«Даже небольшие изменения сильно влияют на климат»: специалист ГЕОХИ — об изменениях скорости вращения Земли

— Ранее несколько научных коллективов, проводивших исследования на протяжении последних лет, пришли к выводу, что таяние ледников способно изменить скорость вращения Земли вокруг Солнца, также оно меняет угол наклона вращения планеты. Правда ли, что есть такая тенденция и за счёт каких физических эффектов это происходит?

— Один из базовых законов классической механики — закон сохранения момента импульса физического тела либо же системы тел. Земля — это физическое тело, масса и скорость вращения которого определяют величину момента импульса, а наклон оси Земли — его направление.

При таянии ледников в Арктике и Антарктике, то есть в местах, близких к оси вращения Земли, растаявшая вода под воздействием течений и центробежной силы начинает перемещаться ближе к экватору Земли, дальше от оси вращения Земли. Это может замедлить скорость вращения планеты. Приведу известную аналогию: когда стремительно вращающийся фигурист резко раскидывает руки в стороны, скорость его вращения сразу же падает.

С углом наклона ситуация немного другая. Ось вращения физического тела проходит вдоль центра его массы. Если центр массы сместился, то и угол наклона может измениться. Поэтому угол наклона оси Земли может измениться при перемещении значительных масс, например полезных ископаемых, из одной точки планеты в другую, а также в результате климатических и атмосферных явлений — ветров и ураганов.

• Gettyimages.ru
• © ImageSource / CI-Start

— Как учёные отслеживают вращение Земли, при помощи каких инструментов?

— Расчётами и отслеживанием параметров движения небесных тел занимается отдельный раздел астрономии — астрометрия. Она использует стандартный набор астрономических инструментов: телескопы на разных физических принципах, спектрометры и т. д. Основные вычисления привязаны к астрономическим наблюдениям. Организационно этим занимается астрометрическая служба Международной службы вращения Земли (IERS).

Также по теме

Новые космохимические данные: российские учёные подтвердили гипотезу параллельного развития Луны и Земли

Российские геохимики нашли новые доказательства теории, согласно которой Луна возникла одновременно с Землёй из одного газопылевого...

Для точного измерения времени используется цезиевый стандарт, где за секунду считается точное количество периодов колебаний электромагнитного излучения между двумя атомными уровнями цезия-133. Очень точные данные скорости вращения и угла наклона оси Земли получают с помощью специальных кольцевых лазеров. Однако эти измерения пока не стандартизованы.

— От каких ещё факторов зависит характер вращения Земли? Например, как на траекторию земной орбиты, угол и скорость влияют другие небесные тела? Ранее, к примеру, сообщалось, что в периодическом изменении орбиты Земли играют роль Юпитер и Венера. Могут ли также повлиять сейсмические и атмосферные явления?

— На параметры вращения Земли могут влиять буквально любые процессы на планете — от перемещения полезных ископаемых и вулканической активности до перехода воды из одного агрегатного состояния в другое. Однако все эти процессы оказывают очень слабое влияние, потому что речь идёт о незначительных массах по сравнению с массой Земли.

А вот другие небесные тела воздействуют своей гравитацией на орбиту Земли достаточно сильно, при этом не влияя на угол и скорость вращения нашей планеты вокруг оси.

• Атомные часы
• Gettyimages.ru
• © Corbis

— Согласно ранее проведённым исследованиям, на угол наклона вращения Земли оказало влияние выкачивание человеком подземных вод, хотя изменение было и не очень большое. Насколько в целом сильно антропогенное влияние на угол и скорость вращения Земли, учитывая и климатические аспекты?

— Как я сказала ранее, любое перемещение масс вещества на Земле, включая подъём воды из подземных источников на поверхность, влияет на скорость вращения планеты. Однако если говорить именно о влиянии человека, то роль антропогенного фактора сильно преувеличена. Человек своей деятельностью если и влияет на параметры вращения Земли, то очень незначительно. Например, климатические процессы способны оказать намного более выраженное воздействие. Можно предположить, что глобальное похолодание, приводящее к оледенению полюсов, ускоряет вращение планеты вокруг своей оси, а потепление замедляет.

Также по теме

Для планирования будущих миссий: российские учёные составили глобальную геологическую карту Венеры

Российские учёные совместно с зарубежными коллегами создали подробную обновлённую геологическую карту Венеры. Для этого исследователи...

— Сообщалось, что в последние годы Земля вращается вокруг своей оси аномально быстро. Что в данном случае имеют в виду учёные, почему ожидалось, что планета будет крутиться медленнее? И почему движение ускорилось, есть ли гипотезы?

— Это не первое подобное изменение скорости в истории наблюдений. Так, примерно с 1930-х годов учёные сначала фиксировали замедление вращения планеты вокруг своей оси, затем, в 1970-х, тенденция сменилась на ускорение. С чем связаны эти перемены — пока неизвестно. Наиболее правдоподобные гипотезы объясняют это явление изменениями в механике твёрдого ядра планеты.

Мы бы и не заметили этих колебаний, если бы продолжали измерять время как в старину — просто по суточным и годовым циклам. Однако с появлением атомных часов, цезиевого стандарта, по мере замедления вращения Земли начали накапливаться «лишние» високосные секунды, которые время от времени прибавляются к текущему мировому времени.

• Gettyimages.ru
• © Chayanan

— Как изменение скорости вращения Земли может сказаться на геологических, сейсмических и климатических процессах, а также на крупных океанических течениях, таких как Эль-Ниньо?

— На геологические процессы изменение скорости вращения Земли воздействует опосредованно — через погоду, атмосферные явления и водные течения, которые приносят разного рода осадки, из которых далее формируются в том числе осадочные породы.

Любое изменение скорости вращения Земли приводит к изменениям океанических течений. Согласно исследованию американских учёных, над поверхностью тёплых вод течения Эль-Ниньо возникают сильные западные ветры, которые, в свою очередь, замедляют скорость вращения Земли. Это происходит в силу основного физического закона, о котором я говорила в начале, — закона сохранения момента импульса тела, в данном случае момента импульса нашей планеты.

Также по теме

«Космос — это поле деятельности человечества в целом»: научный сотрудник Эйсмонт — о перспективах полётов на Луну и Марс

Интерес человечества к космосу только растёт, что связано не только с повышением уровня образования, но и со стремлением познать себя....

Что касается климата, то для наглядности давайте мы рассмотрим крайний случай: Земля не вращается и повёрнута к Солнцу всегда одной стороной. Тогда на освещённой стороне будет выжженная пустыня, а на теневой — полностью замёрзший мир. Это, конечно же, приведёт к катастрофическим климатическим процессам и атмосферным бурям на границах зон тепла и холода. Разумеется, это невозможно, поскольку Земля вращается вокруг своей оси, но даже небольшие изменения во вращении сильно влияют на климат.

— Изменениям подвержено не только вращение Земли вокруг своей оси, но и Земли вокруг Солнца. Так, известны циклы Миланковича, которые повторяются регулярно и влияют на климат на планете. Какие изменения в перспективе могут произойти с нашей планетой?

— Расположение планет вокруг Солнца на определённых орбитах пока не имеет правдоподобного и проверяемого научного объяснения. Учёные могут лишь констатировать фактическое состояние расположения и движения планет, накапливать экспериментальные данные и фиксировать выявленные закономерности, такие как циклы Миланковича.

• Антарктида
• Gettyimages.ru
• © MarcelC

Поэтому можно лишь предположить, что масса Земли будет со временем увеличиваться за счёт метеоритного потока и стягивания на себя вещества Луны. Так, ежегодно происходит какое-то добавление массы нашей планеты за счёт потока микрометеоритов и метеоритов.

Если планета сильно отдалится от Солнца при сохранении скорости перемещения по орбите, то год увеличится, а если Земля сохранит свою орбиту, то ей необходимо будет ускориться в движении по ней — и год уменьшится.

— Может ли Земля сойти с орбиты? Какова вероятность такого события?

— Может, но сход планеты с орбиты является воображаемым событием, его невозможно научно предсказать. Причиной, предположительно, может стать однонаправленный взрыв внутри Земли, на её поверхности или прямое столкновение с другим небесным телом. Стоит отметить, что на сегодняшний день целый ряд учёных занимаются темой астероидно-кометной опасности, обнаружением и отслеживанием потенциально опасных небесных тел, а также разработкой стратегии противодействия такой опасности.