Учёные связали изменения продолжительности суток на Земле с гравитационным взаимодействием внутри планеты
Новое исследование в журнале Nature объясняет многолетние колебания длины суток гравитационным притяжением между внутренним ядром Земли и мантией, дополняя уже известные атмосферные и океанические причины.
Продолжительность земных суток не постоянна — она меняется на небольшие величины, иногда всего на миллисекунды, и учёные фиксируют эти колебания уже несколько десятилетий. Часть более резких изменений связана с колебаниями атмосферы и океана, крупными землетрясениями, перераспределяющими массу планеты, а также с таянием льдов, добавляющим воду в океаны. Однако колебания, растянутые на несколько десятилетий, судя по всему, зарождаются гораздо глубже — во внешнем ядре, слое раскалённого жидкого металла толщиной около 2250 километров, который находится под твёрдой мантией и постоянно движется.
До сих пор оставалось неясным, как именно движение в этом глубинном слое может влиять на вращение всей планеты, поскольку трения между ядром и мантией недостаточно, чтобы это объяснить. В исследовании, опубликованном на этой неделе в журнале Nature, учёные предлагают иной механизм — гравитацию, создаваемую внутренним ядром.
Гравитационное перетягивание
По словам геофизика университета Альберты Матьё Дюмбери (Mathieu Dumberry), участвовавшего в исследовании, твёрдое внутреннее ядро Земли вращается с немного иной скоростью, чем остальная часть планеты, из-за чего со временем оно смещается относительно неоднородностей массы в мантии. Поскольку ядро «стремится выровняться», гравитация постоянно тянет его обратно к более гармоничному положению, и это воздействие незначительно влияет на скорость вращения поверхности планеты.
Авторы реконструировали это взаимодействие за период с 1964 по 2019 год, объединив сейсмические оценки вращения внутреннего ядра с моделями течений жидкого металла во внешнем ядре. Полученная гравитационная модель точно воспроизвела как сроки, так и величину реально наблюдавшихся постепенных изменений продолжительности суток.
Исследователи признают, что, вероятно, свою роль играют и другие, пока не выявленные факторы, а модель учитывает не все действующие силы. Тем не менее она дала убедительное совпадение с реальными наблюдениями. Как отметил Дюмбери, этот процесс можно сравнить с перетягиванием каната между конкурирующими силами, но «гравитация всё равно побеждает».
