"Trīc un dreb". Zeme palielina ātrumu mīklaina faktora dēļ

Jau sen zināms, ka ātrums, kādā Zeme griežas ap savu asi, ir mainīgs, jau XVIII gadsimta vidū Emanuels Kants pieļāva, ka to ietekmē Mēness un Saules paisumi. Mūsdienās, attīstoties precīzām mērījumu metodēm, viņa hipotēze ir apstiprinājusies. Tagad ar GPS, GLONASS un radiotelelskopiem ar supergarām bāzēm (radiointerferometriem) rotācijas ātrumu mēra ar precizitāti līdz milisekundes daļām. Šīs izmaiņas astronomi definē ar diennakts garuma (LOD) starpniecību, kas palielinās aptuveni par 1,2 milisekundēm gadsimtā.

Diennaktī ir 86 400 sekundes. Savukārt sekundes etalons kopš 1967. gada ir atompulksteņa rādītājs – šī iekārta, atšķirībā no planētas, ātrumu nemaina. Kad starpība kļūst kritiska, vispasaules koordinēto laiku palabi (UTC) reizi vairākos gados decembra vai jūnija beigās – pievieno papildu sekundi. Pēdējo reizi tas notika 2016. gada beigās. Atņemt vēl nekad nav nācies.

"Kopš 1962. gada Zemes griešanās ātrumu rūpīgi pēta, salīdzina atompulksteņa TAI rādītājus ar skalu UT1, kas tiek aprēķināta pēc zvaigžņu, kvazāru, kosmisko aparātu stāvokļa. Kopš 2016. gada vērojama LOD lejupslīde, diennakts kopš tā laika sarukusi par trim milisekundēm," stāsta fizikas un matemātikas zinātņu doktors Leonīds Zotovs, Maskavas valsts universitātes Valsts astronomijas institūta vecākais zinātniskais darbinieks.

Šķiet, nobīde ir niecīgi maza. Taču iedomājieties: jūs stāvat pie ekvatora un plānojat raķetes staru. Planētas griešanās ātrums šajā vietā – apmēram 460 metri sekundē. Ja koordinātas netiks koriģētas saskaņā ar jaunajiem datiem, milisekundi liela kļūda sasniegs apmēram 46 centimetrus uz virsmas, un tas jau ir kritisks rezultāts.

Zināšanas par Zemes griešanās ātrumu un ass stāvokli ir nepieciešamas gan civilajai, gan militārajai precīzajai navigācijai. Mērījumus no visas pasaules apkopo Starptautiskais Zemes griešanās un atskaites sistēmu dienests ar datu centru Parīzes observatorijā.

Tagad laiks, kas tiek mērīts pēc Zemes griešanās, sācis apsteigt atompulksteni. Agrāk UTC sekunde bija īsāka nekā Zemes griešanās sekunde UT1, un atomlaika skala it kā aizgāja uz priekšu, tāpēc vajadzēja pievienot papildu sekundi, kas piebremzēja pirmo "pulksteni". Bet tagad abas skalas ir gandrīz izlīdzinājušās. Tagadējie 365 Zemes apgriezieni varētu būt visīsākie 60 gadus ilgo novērojumu laikā. Ja planētas ātrums vēl pieaugs, 2026. gadā starpība tuvosies kritiskai atzīmei – 0,9 sekundēm. Laika glabātāji būs spiesti pirmo reizi vēsturē atņemt sekundi.

Zinātnieki cenšas noskaidrot, kāpēc Zeme pēkšņi sāk steigties, tomēr jautājums nav no vieglajiem. Rotācijas ātrumu ietekmē virkne faktoru, tas pastāvīgi svārstās, pakļauts dažādiem cikliem.

Piemēram, 18,6 gadu ciklā mūsu planēta te saspiežas ekvatorā, te paplešas. Tās ir Mēness gravitācijas ietekmes sekas. Figūras izmaiņas ietekmē rotācijas ātrumu. Planēta ir ka balerīna – jo ciešāk piespiež rokas, jo ātrāk griežas. Pastāv arī īsākas paisuma svārstības.

"Tam pievienojas sezonas izmaiņas, kad Zeme gada laikā te griežas ātrāk, te palēninās gaisa masu ietekmē," turpināja zinātnieks.

Atmosfēra maina planētas griešanās momentu. Kad pastiprinās rietumu vēji, tā mazliet piebremzējas. Vidēji pati garākā diennakts reģistrēta 1. maijā un 7. decembrī, pati īsākā – 4. augustā. Turklāt šajā procesā reizi vairākos gados iejaucas Klusā okeāna parādība El Nino.

Astronomi rekonstruējuši Zemes griešanās ātrumu kopš XIX gadsimta 50. gadiem. Dati nav gluži precīzi, taču kopā ar mūsdienu datiem tie ļauj saskatīt dažas likumsakarības vairāk nekā pusotra gadsimta intervālā. Ipaši interesanti ir 60, 20 un 10 gadu palēnināšanās un paātrināšanās cikli. Pagaidām zinātniekiem neizdodas tos izskaidrot.

Dekāžu cikli nav saistīt ne ar atmosfēru, ne okeānu, paskaidroja Leonīds Zotovs. Pēc viņa domām, 20 gadu ciklu nosaka Mēness precesija – Zemes pavadoņa orbītas pārvietošanās, bet 60 gadu ciklu – procesi planētas dzīlēs.

"Piemēram, uz kodola un mantijas robežas parādās karsta mantijas plūsma vai kodola rotācija mazliet atpaliek no mantijas rotācijas. Taču mēs uz virsmas neredzam, kas notiek dzīlēs, varam spriest tikai pēc netiešiem datiem," paskaidroja pētnieks.

Zemes apvalku ietekme uz tās rotāciju ir likumsakarīga, bet sinhronizācija ar globālās temperatūras svārstībām joprojām ir mīkla. Noskaidrojies, ka sasilšanas laikā Zemes ātrums pieaug. Tā notika 1930. gados, tā notiek tagad. Planēta mazliet piebremzēja 70. un 90. gados, bet tagad atkal "uzņem apgriezienus". Pagaidām nav saprotams, kā klimata pārmaiņas saistītas ar rotācijas ātrumu.

"Temperatūra pieaugusi par 0,2 grādiem, un vienlaikus Zeme griežas ātrāk, bet tas ir prasa daudz vairāk enerģijas. Izmaiņas par milisekundi – tās nosacīti ir miljoniem zemestrīču," uzsvēra Zotovs.

Iespējams, kaut kāds faktors ietekmē globālo temperatūru un griešanās ātrumu. Iespējams, zināma nozīme ir arī Jupitera un Saturna paisuma spēkiem. "Tās ir ļoti tālu, tomēr nevar tās pavisam ignorēt," precizēja zinātnieks.

Jau gandrīz pierādīts, ka globālā sasilšana maina Zemes rotācijas ass dreifu. Punkts, kurā tā saskaras ar virsmu Ziemeļu puslodē, norāda uz ģeogrāfisko Ziemeļpolu.

Ass pati par sevi pastāvīgi pārvietojas kaut kur Zeimeļu Ledus okeāna rajonā. Taču nesen ķīniešu zinātnieki aprēķinājuši, ka 90. gadu vidū dreifs krasi mainījis virzienu, un pols pārvietojies par dažiem decimetriem uz austrumiem. Darba autori uzskata, ka parādību izraisījusi ledāju straujā kušana un ūdens masu izlīdzināšanās uz planētas virsmas.

Tomēr ass novirzīšanās nevarētu ietekmēt griešanās ātrumu, vismaz ne teorijā. Tomēr realitāte varētu izrādīties sarežģītāka, uzskata Zotovs.

"Mūsu planēta ir dzīva. Uz tās ir okeāni, atmosfēra, tā saņem siltumu. Gada laikā mēs esam te tuvāk Saulei, te – tālāk, mainās gadalaiki, no dzīlēm plūst enerģija. Visu šo faktoru dēļ Zeme nav nedzīvs bluķis, tā elpo, srieda zinātnieks – Uz tās nepārtraukti kaut kas notiek ar dažādu periodiskumu. Ass šūpojas un vienlaikus dreifē, griežas ar piecu metru amplitūdu, pastāv gada svārstības. Viss mazliet trīc, dreb. Pastāv milzum daudz faktoru. Un pastāv ritmi, kuru iemeslu gribas saprast."

Nesenajā rakstā žurnālā "Priroda" viņš pievērsa uzmanību Zemes rotācijas ass Čandlera svārstībām, kas tika atklātas XIX gadsimtā. Tā sauc polu pārvietošanos par vairākiem metriem šurp un turp ik pēc 14 mēnešiem. To ietekmē arī gada "trīsas" – piespiedu nutācija. "Zeme šūpojas lkā svērtenis un vienlaikus mazliet nosliecas pa labi un pa kreisi," skaidro zinātnieks.

Ik pēc četrdesmit gadiem Čandlera svārstības te pastiprinās, te vājinās, un Zemes ass svārsās sinhroni. Leonīds Zotovs to atspoguļoja rakstā, kas tagad pieņemts starptautiskā žurnālā: "Patlaban ir Čandlera svārstību norimšanas posms. Ass dreifs ir pastiprinājies – tā zīmē virpuļus, ielocījumus."

2020. gadā saskārās trīs parādības: globālās temperatūras un Zemes rotācijas ātruma maksimumi, kā arī gandrīz pilnīga Čandlera svārstību norimšana. Vēl nāksies noskaidrot, kā tas viss saistīts. Iespējams, mīklas atminējums meklējams Zemes dzīlēs vai Atlantijas ziemeļos, kas spēcīgi ietekmē Čandlera svārstības, kā arī globālo temperatūru, nosakot laiku Eiropā no Atlantijas līdz Krimai.

"Acīmredzot šiem procesiem ir kaut kāda līdzība, tomēr jābūt ļoti piesardzīgiem slēdzienos. Es domāju, Zeme sāks bremzēt. Tad, iespējams, Ilggadīgās Atlantiskās svārstības mazināsies, un temperatūra kritīsies," uzskata pētnieks.

Paškaik Leonīds Zotovs piedalās Zemes rotācijas parametru prognozēšanas konkursā, ko organizēja Potsdamas Zemes zinātņu centrs un Varšavas Kosmisko pētījumu institūts. Gada laikā speciālisti no visas pasaules sacentīsies, kā prognozes izrādīsies precīzākas. Pēc zinātnieka domām, sekunde tomēr nepazudīs – Zemes rotācijas ātrums atkal atgriezīsies pie ierastā ritma.