Глобальное потепление меняет вращение Земли и удлиняет продолжительность наших суток

Глобальное потепление уже меняет скорость вращения Земли. При каждом градусе повышения средней глобальной температуры продолжительность суток может увеличиваться примерно на одну десятую миллисекунды. Такая разница, конечно, никого не заставит взглянуть на часы иначе, но она показывает, насколько климатические изменения могут влиять на явления, казалось бы далекие от климата, такие как вращение планеты.

Это приводит к выводу исследование, опубликованное в npj Climate and Atmospheric Science, в котором международная группа учёных проанализировала, как повышение температур может изменить циркуляцию атмосферы и слегка замедлить движение планеты. Механизм в основном касается ветров: пока атмосфера набирает скорость вращения, Земля вынуждена отдать небольшую часть своей собственной скорости.

Как ветры могут замедлять вращение Земли?

Мы привыкли думать об атмосфере как о чем-то, что окутывает Землю, словно отдельный слой. Однако огромные массы воздуха, которые движутся вокруг планеты, участвуют и в её вращении. Когда они меняют скорость или направление, они могут повлиять на так называемый угловой момент — физическую величину, связанную с вращательным движением.

Земля и атмосфера постоянно обмениваются этим угловым моментом. Если атмосфера его приобретает, вращение твёрдого шара планеты должно компенсировать этот прирост, слегка замедляясь. Этот феномен известен давно и наблюдается также во время естественных климатических явлений, таких как Эль-Ниньо.

Учёные пытались понять, что может произойти, если за эти движения будет отвечать глобальное потепление. Для этого они использовали три климатических модели и в общей сложности 190 симуляций, рассматривая сценарий, при котором выбросы парниковых газов остаются на высоком уровне до конца столетия.

Симуляции показывают, что рост температур влияет на некоторые из главных атмосферных течений. Среди них — клетка Хадли, большая система циркуляции воздуха, охватывающая тропические регионы и способствующая переносу тепла к более высоким широтам.

С глобальным потеплением эта циркуляция имеет тенденцию распространяться к полюсам. В то же время тропические пассаты ослабевают, а некоторые мощные потоки, которые проходят на больших высотах и называются струями jet, усиливаются или смещаются. В совокупности эти изменения приводят к росту углового момента атмосферы. Распределение давлений тоже вносит вклад, хотя и в меньшей мере. Воздух, короче говоря, изменяет свое движение вокруг планеты, и вращение Земли реагирует на это.

Сутки могут удлиниться на 0,1 миллисекунды за каждый градус

Числа крошечные. По данным трёх рассмотренных моделей каждый градус повышения глобального потепления соответствует увеличению длительности суток в диапазоне от 0,09 до 0,11 миллисекунд, учитывая только вклад изменений в атмосфере. Чтобы иметь ориентир, миллисекунда равна одной тысячной доли секунды. Итак, речь идёт о вариации, которую невозможно ощутить в повседневной жизни, хотя её можно зафиксировать с помощью extremely точных научных приборов.

Феномен может стать более заметным во второй половине века. В двух из трёх моделей сигнал, связанный с глобальным потеплением, превышает естественную изменчивость в 2057 и 2080 годах соответственно. В третьей же модели эта отметка достижима не к 2100 году. Прогнозы также зависят от используемого климатического сценария с высокими выбросами. При иной траектории выбросов величина замедления тоже может измениться.

Ещё одна любопытная цифра: с 2050 по 2099 годы влияние изменений атмосферы на длительность суток может достигнуть величины, эквивалентной 10–18% долгосрочного замедления из-за трения приливов Луны. Это не значит, что сутки станут длиннее на 10 или 18%, но доля нужна для сопоставления двух очень маленьких вкладов в изменение вращения Земли.

Таятие ледников тоже замедляет планету

Связь между глобальным потеплением и вращением Земли уже была замечена через другое явление: таяние ледников. Исследование, опубликованное в PNAS, показало, что потеря льда с полярных шапок и континентальных ледников приводит к перераспределению огромного объёма воды на поверхности планеты.

Когда часть этой массы перемещается из полярных регионов к более низким широтам, меняется и момент инерции планеты. Чтобы понять механизм, достаточно представить фигуриста, вращающегося на месте: когда он держит руки ближе к телу, вращение ускоряется, а когда раскидывает — замедляется. Земля отвечает аналогичному физическому принципу.

Новое исследование дополняет этот процесс эффектом циркуляции атмосферы, которая, по симуляциям, может оказывать влияние, сопоставимое с таянием больших ледяных масс. Естественно, скорость вращения Земли зависит и от других явлений, включая взаимодействия между ядром и мантию, которые будут продолжать играть ведущую роль в вариациях ближайших десятилетий.

Длительность суток, таким образом, будет продолжать колебаться по нескольким причинам. Но исследователи выявили ещё один вклад, связанный с человеческой деятельностью, который может стать более заметным по мере роста температур. Для нас останутся привычные 24 часа — пусть и не всем будет комфортно слышать критику в адрес тех, кто жалуется на нехватку времени. Чтобы измерять влияние глобального потепления на вращение Земли, придётся учитывать и доли миллисекунд.