Продолжительность земных суток не является абсолютно постоянной и может меняться на несколько миллисекунд. Такие колебания связаны с изменениями, происходящими в глубинах планеты, и доступны для измерения физическими методами. Новое объяснение этому явлению предложили исследователи из Университета Альберты.
Около 30 лет учёные знают, что жидкое ядро Земли вращается с переменной скоростью. По изменениям магнитного поля удалось установить: в течение нескольких десятилетий ядро может постепенно ускоряться, а затем на протяжении следующих десятилетий замедляться. Твёрдая оболочка планеты, включая земную кору и мантию толщиной около 3000 километров, при этом реагирует противоположным образом.
Когда ядро ускоряет вращение, мантия немного замедляется, а при замедлении ядра её движение, напротив, ускоряется. Такое перераспределение происходит потому, что общий угловой момент Земли должен сохраняться. Даже незначительные изменения скорости вращения мантии способны изменить длительность суток на несколько миллисекунд.
В исследовании, опубликованном 23 сентября в журнале Nature, аспирант-физик Университета Альберты Хуэйфэн Чжан и профессор Матьё Дюберри предложили возможный механизм этого обмена. По их расчётам, небольшие изменения скорости вращения внутреннего ядра — твёрдой области в центре Земли — создают так называемый гравитационный момент. Поскольку внутреннее ядро не имеет идеально сферической формы, его движение может гравитационно взаимодействовать с неоднородным распределением массы в мантии.
На границе ядра и мантии действует и другой механизм — момент сил на границе ядра и мантии. Он создаёт трение и электромагнитное сопротивление, направленные против гравитационного воздействия, поэтому ограничивает изменения продолжительности суток. Как сообщается в материале ScienceDaily, наблюдаемые колебания связаны с тонким балансом между этими двумя силами.
Результаты также указывают на более динамичное поведение внутреннего ядра, чем предполагалось ранее. Чжан и Дюберри считают, что оно способно «вязко деформироваться» примерно за 10 лет, то есть менять форму под действием сил, несмотря на своё твёрдое состояние.