Ученые выяснили, почему земные сутки колеблются на миллисекунды
Длительность суток на Земле никогда не бывает абсолютно одинаковой и изменяется на несколько миллисекунд в масштабе десятилетий. Канадские физики изучили физический механизм, который заставляет нашу планету то слегка ускорять, то замедлять свое вращение.
Ученым около тридцати лет известно, что расплавленный металл во внешнем ядре периодически меняет скорость движения, что исследователи регистрируют по изменениям магнитного поля. По законам физики суммарный момент вращения всей планеты должен оставаться постоянным. Из-за этого мантии — мощной каменной оболочке толщиной в три тысячи километров — приходится компенсировать движения недр, из-за чего поверхность планеты то ускоряется, то тормозит. Однако конкретный способ передачи импульса между глубокими слоями и корой до сих пор оставался неизвестным.
Исследователи Хуйфэн Чжан (Huifeng Zhang) и профессор Матье Дюмберри (Mathieu Dumberry) из Альбертского университета (Канада) доказали, что ключевое звено этого процесса — твердое внутреннее ядро Земли, имеющее незначительные отклонения от идеальной сферической формы. Даже минимальные сдвиги в скорости его вращения создают мощный гравитационный крутящий момент. Эта сила действует на плотные массы внутри мантии, непосредственно поворачивая вышележащие слои и вызывая микроскопические сдвиги в длительности дня. Результаты исследования опубликовали в научном журнале Nature.
Одновременно на границе между ядром и мантией действует и противоположный фактор. Поток расплавленного металла испытывает механическое трение о неровности мантии, а электромагнитные силы создают эффект магнитного торможения. Это сопротивление ограничивает влияние гравитации и не позволяет суткам изменяться слишком резко. Именно баланс между гравитационным притяжением внутреннего ядра и торможением на границе с мантией определяет финальную амплитуду миллисекундных колебаний. Кроме того, авторы работы выяснили, что само твердое внутреннее ядро Земли не является неподвижным монолитом: под действием постоянных нагрузок оно вязко деформируется каждые десять лет.
Понимание точной механики взаимодействия земных слоев дает геофизикам не только ответ на вопрос о природе миллисекундных сдвигов времени. Новые данные позволяют гораздо точнее моделировать внутреннее строение планеты, оценивать динамику ее магнитного поля и прогнозировать глобальные процессы, протекающие на глубинах в тысячи километров под поверхностью.
Telegram 
Дзен 
VK 
