Topnienie lodu polarnego spowalnia obrót Ziemi i może wpływać na czas

Globalne ocieplenie nieznacznie spowolniło obrót Ziemi i może mieć wpływ na sposób mierzenia czasu.

Opublikowane w środę badanie wykazało, że topnienie lodu polarnego – tendencja przyspieszająca, wynikająca głównie ze zmian klimatycznych spowodowanych przez człowieka – spowodowało, że Ziemia obraca się wolniej niż w innym przypadku.

W miarę topnienia lodu na biegunach zmienia się miejsce koncentracji masy Ziemi, twierdzi autor badania Duncan Agnew, geofizyk w Instytucie Oceanografii Scripps na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Ta zmiana z kolei wpływa na prędkość kątową planety.

Agnew porównał dynamikę do łyżwiarza figurowego kręcącego się na lodzie: „Jeśli masz łyżwiarza, który zaczyna się obracać, opuszczać ramiona lub prostować nogi, zwolni”. Jeśli jednak ramiona łyżwiarza zostaną pociągnięte do wewnątrz, będzie on obracał się szybciej.

Dlatego mniej stałego lodu na biegunach oznacza większą masę wokół równika, czyli talii Ziemi.

„To, co robisz z topniejącym lodem, to pobieranie zamarzniętej wody z miejsc takich jak Antarktyda i Grenlandia, topienie tej zamarzniętej wody i transportowanie płynów do innych miejsc na planecie” – powiedział Thomas Herring. Profesor geofizyki w MIT, który nie był zaangażowany w nowe badania. „Woda płynie w stronę równika”.

Innymi słowy, badanie sugeruje, że wpływ człowieka zmanipulował siłę, która od tysięcy lat intryguje naukowców, obserwatorów gwiazd i naukowców, a która przez długi czas była uważana za stałą i znajdowała się poza kontrolą ludzkości.

„Nawet dla mnie to imponujące, że zrobiliśmy coś, co w wymierny sposób zmienia prędkość obrotu Ziemi” – powiedział Agnew. „Dzieje się rzecz bezprecedensowa”.

Jego badanie opublikowane w czasopiśmie Nature sugeruje, że zmiany klimatyczne odgrywają na tyle ważną rolę w rotacji Ziemi, że opóźniają możliwość wystąpienia „ujemnej sekundy przestępnej”. Gdyby lód polarny się nie stopił, do 2026 r. zegary na całym świecie musiałyby odjąć jedną sekundę, aby czas globalny był zsynchronizowany z obrotem Ziemi, na który wpływają różne czynniki.

Zamiast tego wpływ zmiany klimatu przesunął tę możliwość o około trzy lata. Jeśli organizacje mierzące czas ostatecznie zdecydują się na dodanie ujemnej sekundy przestępnej, modyfikacja może zakłócić funkcjonowanie sieci komputerowych.

Korekty związane z sekundą przestępną są potrzebne dlatego, że nawet bez zmian klimatycznych dzienny obrót Ziemi z biegiem czasu staje się wolniejszy, chociaż może wydawać się stały.

Z przeprowadzonych badań wynika, że ​​około 70 milionów lat temu dni były krótsze i trwały około 23,5 godziny Proponowana paleoceanografia i paleoklimatologia. Oznacza to, że kredowe dinozaury widziały planetę przez 372 dni w roku.

Istnieje kilka głównych czynników wpływających na rotację planety, czasami działających ze sobą w konflikcie.

Tarcie pływowe w oceanach, częściowo spowodowane grawitacją Księżyca, spowalnia obrót Ziemi. Tymczasem od ostatniej epoki lodowcowej skorupa ziemska w niektórych obszarach podnosi się w odpowiedzi na usuwanie ciężaru pokryw lodowych. Efekt ten zmienia się w miarę rozkładu masy i przyspieszania rotacji planety. Oba te procesy są dość stałe i mają przewidywalne tempo.

Innym czynnikiem jest ruch płynów w płynnym jądrze wewnętrznym Ziemi, zjawisko, które może przyspieszyć lub spowolnić prędkość obrotu Ziemi, powiedział Agnew.

Teraz do mieszanki dodano topniejący lód polarny. W miarę nasilania się zmian klimatycznych naukowcy spodziewają się, że topnienie lodu będzie miało głębszy wpływ na obrót planety.

„Będzie miał większy udział w miarę upływu czasu oraz w miarę przyspieszania topnienia, co, jak się spodziewamy, prawdopodobnie nastąpi” – powiedział Herring. Dodał, że nowe badanie stanowi kompleksową i potężną analizę, łączącą badania z kilku dyscyplin naukowych.

Konieczność utrzymywania czasu globalnego zgodnie z obrotem Ziemi przez chronometrażystów nie jest nowym zjawiskiem. Jednak historycznie rzecz biorąc, wiązało się to z dodaniem sekund przestępnych do powszechnego standardu zegarów, ponieważ spowolnienie obrotu Ziemi powoduje opóźnienie czasu astronomicznego w stosunku do czasu atomowego (mierzonego na podstawie wibracji atomów w zegarach atomowych).

Jednak w ostatnich dziesięcioleciach Ziemia obracała się szybciej, niż oczekiwano, z powodu wahań w jej jądrze. To skłoniło chronometrażystów do rozważenia – po raz pierwszy od oficjalnego przyjęcia uniwersalnego czasu koordynowanego w latach 60. XX wieku – czy sensowne jest wprowadzenie sekundy przestępnej, aby zapewnić spójność czasu uniwersalnego z obrotem Ziemi.

Topnienie lodu polarnego odwróciło tę tendencję i zniechęciło do podejmowania jakichkolwiek negatywnych decyzji w postaci sekundy przestępnej. Według szacunków Agnew przesunęło to tę możliwość o trzy lata – z 2026 na 2029 rok – jeśli utrzyma się obecne tempo rotacji Ziemi.

Dodawanie i odejmowanie sekund przestępnych jest bolesne, ponieważ może zakłócać systemy transmisji satelitarnej, finansowej i energetycznej, które opierają się na niezwykle precyzyjnym taktowaniu. Z tego powodu, W 2022 roku światowi chronometrażyści głosowali za zniesieniem sekundy przestępnej operacji dodawania i odejmowania do 2035 r. i umożliwienie uniwersalnego czasu na odejście od tempa obrotu Ziemi.

„Od 2000 roku prowadzona jest kampania mająca na celu pozbycie się sekund przestępnych” – powiedział Agnew.

Niezależnie od tego, czy zegary się zmienią, czy nie, pogląd, że topniejący lód polarny wpływa na rotację Ziemi, wskazuje, jak ważna jest ta kwestia. Badania opisały już głęboki wpływ utraty lodu na społeczności przybrzeżne.

Naukowcy spodziewają się, że wzrost poziomu morza będzie przyspieszał w miarę ocieplania się klimatu i będzie to proces, który będzie trwał przez setki lat. W zeszłym roku czołowi badacze polarni ostrzegli w raporcie, że części głównych pokryw lodowych mogą się zapaść i że społeczności przybrzeżne powinny przygotować się na podniesienie się poziomu morza o kilka stóp. Jeśli ludzkość pozwoli na wzrost średniej globalnej temperatury o 2 stopnie Celsjusza, poziom morza na planecie może wzrosnąć o ponad 40 stóp.