Більшість із нас сприймає день як 24 фіксовані години. Насправді обертання Землі не є абсолютно постійним.
Різниця невелика, вимірюється в мілісекундах, але фізики можуть її виявити. З часом деякі дні стають трохи коротшими або довшими залежно від незначних змін на планеті.
Крутний момент ядра і мантії Землі
Протягом майже трьох десятиліть вчені знали, що рідке ядро Землі не завжди обертається з однаковою швидкістю. Зміни в магнітному полі планети показали, що рідке ядро може поступово прискорюватися протягом кількох десятиліть, а потім сповільнюватися в наступні десятиліття.
Тим часом мантія, шар гірської породи товщиною 3000 кілометрів, що покриває кору, реагує в протилежному напрямку. Коли ядро прискорюється, мантія трохи сповільнюється. Коли ядро сповільнюється, мантія прискорюється.
Цей обмін відбувається тому, що загальний кутовий момент Землі повинен залишатися постійним.
Навіть дуже незначних змін мантійної циркуляції достатньо, щоб змінити тривалість доби на кілька мілісекунд.
Прихований гравітаційний колодязь усередині Землі
Вчені довго намагалися пояснити, як саме ядро та мантія обмінюються цим обертальним моментом.
У новому дослідженні, опублікованому 23 вересня природа, Докторант фізики Альбертського університету Хуейфен Чжан і професор Метью Дамберрі пропонують можливу відповідь.
Їхня робота показує, що невеликі зміни швидкості обертання внутрішнього ядра Землі, твердої області в центрі планети, можуть створити те, що вчені називають «гравітаційним моментом». Оскільки внутрішнє ядро не є ідеально сферичним, на зміни в його русі може впливати гравітація через нерівномірний розподіл маси в мантії.
Ця взаємодія може трохи змінити швидкість обертання мантії, викликаючи невеликі зміни протягом дня.
Конкуруючі сили контролюють обертання Землі
Інша сила також діє на межі між ядром і мантією.
Відомий як обертальний момент на межі мантії, він створює електромагнітне тертя та опір, які протидіють силі тяжіння. Цей опір допомагає обмежити тривалість земного дня.
За словами дослідників, невеликі зміни, які спостерігаються протягом дня, викликані тонкими змінами балансу між гравітаційним моментом і моментом на кордоні мантії ядра.
Внутрішнє ядро Землі може бути більш динамічним, ніж очікувалося
На додаток до пояснення давньої таємниці того, як змінюється тривалість дня на Землі, результати також пропонують нове розуміння того, що відбувається в глибині планети.
Внутрішнє ядро «в’язко» деформується протягом приблизно 10 років, кажуть Чжан і Дамберрі, припускаючи, що найглибші надра Землі можуть змінювати форму та реагувати на сили набагато динамічніше, ніж це передбачає його тверда структура.
