Ученые объяснили многолетние изменения продолжительности земных суток

Небольшие изменения продолжительности суток на протяжении десятилетий связаны с гравитационным взаимодействием между твердым внутренним ядром Земли и мантией. К такому выводу пришли геофизики Хуэйфэн Чжан и Матье Дамберри. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Земля вращается не с абсолютно постоянной скоростью. На масштабах десятилетий продолжительность суток может изменяться на несколько миллисекунд. Известно, что причиной является обмен угловым моментом между ядром планеты и окружающей его твердой мантией, однако физический механизм этого обмена долго оставался предметом споров.

Авторы новой работы пришли к выводу, что главную роль играет гравитационный момент: внутреннее ядро Земли представляет собой твердое железное тело, находящееся внутри жидкого внешнего ядра, и его неоднородности гравитационно взаимодействуют с неоднородностями нижней мантии. Когда внутреннее ядро слегка меняет скорость и ориентацию относительно остальной планеты, возникает передача углового момента, ускоряющая или замедляющая вращение мантии.

Этому гравитационному взаимодействию противодействуют другие силы, прежде всего электромагнитное взаимодействие между жидким внешним ядром и мантией. В итоге возникает своеобразное "перетягивание каната", которое способно объяснить наблюдаемые многолетние колебания продолжительности суток.

Речь идет о чрезвычайно малых изменениях, незаметных в повседневной жизни, но измеримых современными методами. Понимание их происхождения важно не только для точного отсчета времени: такие колебания позволяют судить о движениях вещества на глубине тысяч километров, куда невозможно добраться непосредственно.